專利名稱：氣體保護電弧焊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在由焊炬送出的焊絲與被焊接物之間使電弧發(fā)生而對所述被焊接物
進行氣體保護電弧焊的裝置，特別是涉及實時顯示焊接線能量等的氣體保護電弧焊裝置。
背景技術(shù)：
在建筑領(lǐng)域，特別是在阪神淡路大地震以后，為了提高、保證建筑物的抗震性，技
術(shù)性的對策得到了各種研究并被實用化。然而另一方面，過度地確保成本競爭力的結(jié)果是，
發(fā)生了偽裝和捏造等問題。這樣的問題在制造鋼筋時的電弧焊接工序中也不例外。 為了確保焊接部的機構(gòu)的性能，不僅鋼材和焊接材料的化學(xué)成分很重要，作為冷
卻速度的構(gòu)造變量的焊接線能量和層間溫度(電弧開始時的溫度)的管理也很重要。 在日本專利3199656號中記述有一種涉及焊接材料和熱處理的焊線焊接方法，其
在對于軟鋼或490(N/mm2)級的高張力鋼進行二氧化碳氣體保護電弧焊時適用。 另外，在日本專利3352920號中記述有一種高效率的氣體保護電弧焊方法，其涉
及對于軟鋼或490(N/mm2)級的高張力鋼進行二氧化碳氣體保護電弧焊的氣體保護電弧焊
方法，作為焊接施工法，不僅涉及線能量，而且還加入層間溫度，此外還有焊接對象物的冷
卻速度，由此焊接效率高。 此外，在JIS Z3312 "軟鋼及高張力鋼用MAG焊實芯焊絲(1999年版)"的解說文 表1中，記述有一種熱管理標準，例如根據(jù)材料，進行線能量層間溫度上限的組合，分別為 30kJ/cm 250°C ，40kJ/cm 350°C 。 線能量越大或者層間溫度越高，焊層越是降低，焊接時間越短，由此與性能相反生 產(chǎn)量提高。因此，對于鋼筋制造公司或焊接者來說，如果不進行用于確保安全性的道德教育 并使之遵守，低品質(zhì)的鋼筋就有可能出現(xiàn)在市場上。 然而，現(xiàn)實的情況是，確認、管理該教育方針得到遵守存在困難。說到原因是由于， 線能量Q(J/cm)是由[電流(A) X電壓(V) X60/焊接速度(cm/分)]計算的參數(shù)，相對于 此，在現(xiàn)有的焊機中只能顯示電流(A)和電壓(V)，且焊接速度在由人進行的半自動焊接中 把握起來也有困難。 S卩，為了測定焊接速度，預(yù)先計測焊接部的長度，測定電弧發(fā)生時和結(jié)束時的時 間，在只能根據(jù)距離與時間算出時，要分別測定距離與時間，輸入操作復(fù)雜。而且如日本特 開2003-71564號所述，因為這樣的焊接速度的計算在焊接結(jié)束后，所以作為管理辦法不充 分。 在焊接者以外另行由管理監(jiān)督者巡視，確認是否遵守?zé)峁芾眄椖?，而?dāng)場也難以 判斷。此外對于焊接者來說，即使要求提交管理記錄，由于無法獲取證據(jù)，也只有相信自我 申報。 相對于此，在最近開始普及的機器人焊接中，焊接電流、電壓和焊接速度被編程， 被認為是管理者值得信任的設(shè)備、焊接法，這對其普及有所剌激。 然而，由人手進行的半自動焊接法的比率依然很高，從管理者的角度出發(fā)仍期待
3能夠易于管理的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于這樣的問題點而做，其目的在于，提供一種氣體保護電弧焊裝置，其不 需要使用焊機以外的特別的設(shè)備，而是通過實時顯示焊接線能量或除此以外的層間溫度， 并且附帶存儲功能，從而能夠監(jiān)視焊接管理標準是否得到遵守。 本發(fā)明的氣體保護電弧焊裝置，是在從焊炬送出的焊絲和被焊接物之間使電弧發(fā) 生，對所述被焊接物進行氣體保護電弧焊的裝置，其中，具有移動距離測定構(gòu)件，其設(shè)置在 所述焊炬上，測定所述焊炬在焊接線方向上的移動距離；焊接線能量演算部，其根據(jù)此移動 距離計算移動速度，并根據(jù)所述移動速度結(jié)合焊接電壓和焊接電流計算每一時刻的焊接線 能量；焊接線能量顯示部，其顯示每一時刻計算出的焊接線能量。 這種情況下，優(yōu)選具有測定所述被焊接物的電弧發(fā)生位置附近的溫度的溫度測定 構(gòu)件，和顯示所測定的溫度的溫度顯示部。 另外，所述移動距離測定構(gòu)件是光傳感器，該光傳感器具有對所述被焊接物照射 激光的照射部，和檢測由所述被焊接物反射的激光的檢測部，激光對于所述被焊接物的表 面的入射角，優(yōu)選相對于所述表面的垂直方向為10°以下。 此外，優(yōu)選還具有如下存儲部，其存儲所述電弧的開啟 關(guān)閉時刻、焊接電流、焊 接電壓、所述焊炬的移動速度、所述焊接線能量和電弧開始時的所述被焊接物的電弧發(fā)生 位置附近的溫度之中的至少一個施工履歷；輸出部，其輸出所述存儲部所存儲的施工履歷。
此外，優(yōu)選還具有將由所述焊接線能量演算部計算出的焊接線能量轉(zhuǎn)換成聲音并 輸出的聲音輸出轉(zhuǎn)換部。 根據(jù)本發(fā)明，利用設(shè)置于焊炬的移動距離測定構(gòu)件，能夠測定焊炬的焊接線方向 的移動距離，根據(jù)該移動距離由時間微分計算移動速度，與焊接電壓和焊接電流配合而計 算焊接線能量，能夠?qū)崟r顯示焊接線能量。因此，能夠確實地進行焊接操作的管理。此外， 如果將顯示的焊接線能量存儲在存儲部，則能夠在事后管理焊接操作工序。如此根據(jù)本發(fā) 明，焊接操作者便很難作出虛偽報告，因此能夠確實地遵守?zé)峁芾順藴剩M而能夠確實地保 證結(jié)構(gòu)物的品質(zhì)。


圖1是說明本發(fā)明的實施方式的氣體保護電弧焊裝置的概略圖。 圖2是說明實時線能量顯示的功能的說明圖。 圖3是說明讀取焊接行進方向的矢量的狀態(tài)的說明圖。
具體實施例方式
本實施方式的氣體保護電弧焊裝置100，如圖1所示，具有焊炬110 ;焊接電源 120 ;焊絲供給部130 ;保護氣體供給部140 ;移動距離測定構(gòu)件510 ;焊接線能量演算部
520 ;焊接線能量顯示部530 ;聲音輸出轉(zhuǎn)換部540。 焊接電源120在焊炬110和作為被焊接部的鋼板200之間供給電力。焊絲供給部 130向焊炬110連續(xù)地供給焊絲。焊絲的供給量由遙控裝置210從外部進行調(diào)節(jié)。
保護氣體供給部140其構(gòu)成具有罐體142 ;氣體流量調(diào)節(jié)閥141 ;氣管143，供給 從焊炬110噴出的保護氣體。保護氣體例如是C02單體氣體或C02與Ar氣的混合氣體。
移動距離測定構(gòu)件510測定焊炬110的焊接線方向的移動距離。具體來說，移動 距離測定構(gòu)件510例如能夠由光傳感器構(gòu)成。該光傳感器具有對鋼板200照射激光的照射 部511，和檢測由鋼板200反射的激光的檢測部512。照射部511是例如計算機用光鼠標所 采用的光學(xué)照射部，機理相同。光傳感器使被照射物表面的極微觀的變化放大，得到瞬間的 平面移動距離信息。 另一方面，如圖2所示，內(nèi)置于焊接電源120中的移動時間測定部，計測該焊炬110 在所述移動距離上移動時的移動時間。然后，內(nèi)置于焊接電源120的移動速度演算部根據(jù) 該移動距離和該移動時間，求得焊炬110的焊接線方向的移動速度。 接著，焊接線能量演算部520由該移動速度、焊接電壓、焊接電源基于下式1演算
焊接線能量。
式1
焊接線能量Q(J/cm)=[電流(A) X電壓(V) X60/焊接速度(cm/分)
焊接線能量顯示部530時刻、即實時顯示所演算的焊接線能量。焊接線能量的顯 示由模擬式儀表或數(shù)字式儀表顯示。還有，也能夠由模擬式儀表或數(shù)字式儀表兩方顯示。
聲音輸出轉(zhuǎn)換部540具有聲音轉(zhuǎn)換部，其將焊接線能量演算部520演算的焊接 線能量轉(zhuǎn)換成聲音信號；輸出部，其將由聲音轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換成聲音信號的焊接線能量向外部 輸出。聲音輸出轉(zhuǎn)換部540并不像焊接線能量顯示部530這樣時刻(實時)顯示焊接線能 量，而是以一定間隔發(fā)送聲音。通過聲音輸出轉(zhuǎn)換部540，焊接者不用時常觀看焊接線能量 顯示部530便能夠時時確認焊接線能量，焊接線能量的管理變得簡便。
如圖1所示，在焊炬110上設(shè)有溫度測定構(gòu)件310。溫度測定構(gòu)件310具體來說是 放射溫度計，以非接觸方式實時測定電弧發(fā)生處領(lǐng)域的鋼板溫度。所測定的鋼板溫度由設(shè) 于焊接電源120上的溫度顯示部320，被模擬式儀表或數(shù)字式儀表實時顯示。還有，也能夠 用模擬式儀表或數(shù)字式儀表雙方顯示。 還有，焊接線能量顯示部530、溫度顯示部320、聲音轉(zhuǎn)換輸出部540不但可以設(shè)于 焊機主體，而且也可以設(shè)于例如安裝在送給裝置、電流電壓控制器上或獨立的裝置等任何 一處。 在焊接電源120上，設(shè)有存儲施工履歷的存儲部610。存儲的對象例如有電弧的開 啟 關(guān)閉時刻、焊接電流、焊接電壓、焊炬110的移動速度、焊接線能量、電弧開始時的鋼板 200的電弧發(fā)生位置附近的溫度等。 接下來，對于如上述這樣構(gòu)成的本實施方式的操作進行說明。移動距離測定構(gòu)件 510測定焊炬110的焊接線方向上的移動距離。焊炬110不僅在焊接線方向移動，而且進行 在與焊接線成直角方向的被稱為橫向擺動(weaving)或擺動(oscillating)的工作。因此 如圖3所示，將表示焊炬110的移動的矢量分成焊接線方向(Y)和垂直方向(X)，運用Y方 向的距離的信息計算速度。由此，焊接操作者或管理能夠根據(jù)焊接電流、焊接電壓實時監(jiān)視 作為決定性的重要因素的焊接線能量。 照射部511朝向焊炬110的垂直下方照射LED或激光，將其反射光收取到檢測部 512并加以檢測。這種情況下，激光對于鋼板200的表面的入射角優(yōu)選相對于所述表面的垂直方向為io度以下。 如鼠標這樣需要極高靈敏度時，傾斜光的入射角的方法雖然會達到高靈敏度，但 是在焊炬110的情況下，從照射部511到反射面、即鋼板有很長距離，因此若入射角大，則照 射部511與檢測部512的距離變長，物理上難以安裝到焊炬110上。然而，在焊接時的焊接 速度計算中沒有將靈敏度提得那么高的必要性，因此入射角也可以小。因此，入射角具體要 求來說相對于垂直方向在10度以下為宜。 然后，假如經(jīng)顯示確認或聲音確認，焊接線能量快要超過允許上限時，操作者能夠 一邊焊接一邊采取立即降低焊接電流或焊接電壓的應(yīng)對措施。萬一超過允許范圍時，也能 夠立即終止焊接，以氣刨(gouging)或磨床(grinder)等只將該部分除去，并重新恢復(fù)焊接 操作。 另一方面，在本實施方式中，測定并顯示鋼板200的電弧發(fā)生位置附近的溫度。如 此，用溫度測定構(gòu)件310以非接觸方式測定鋼板溫度，實時顯示在溫度顯示部320上，因此 在測定面有焊接飛濺等附著時也能夠監(jiān)視鋼板溫度，與測定精度惡化或需要進行焊接飛濺 除去操作的現(xiàn)有式的利用接觸式溫度計進行的測定相比，無需復(fù)雜的測定操作。
另外，存儲在存儲部610的施工履歷，即焊接線能量、移動速度、焊接電壓、焊接電 流，能夠通過電纜620使之輸出到個人電腦等的輸出部630。還有，向輸出部630的輸出方 法，可列舉例如USB存儲器、SD卡、磁盤、光盤、無線連接等各種的方法來取代電纜620。
如此，根據(jù)本發(fā)明，管理者即使不直接親臨焊接現(xiàn)場，也能夠在稍后確認焊接操 作。因此，無論何時都可以對于焊接部位的焊接條件進行跟蹤，可靠性進一步提高。
權(quán)利要求
一種氣體保護電弧焊裝置，其在從焊炬送出的焊絲和被焊接物之間使電弧發(fā)生，對所述被焊接物進行氣體保護電弧焊，其特征在于，包括移動距離測定構(gòu)件，其設(shè)置在所述焊炬上，測定所述焊炬在焊接線方向上的移動距離；焊接線能量演算部，其根據(jù)該移動距離計算移動速度，并根據(jù)所述移動速度結(jié)合焊接電壓和焊接電流計算每一時刻的焊接線能量；焊接線能量顯示部，其顯示每一時刻的計算出的焊接線能量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體保護電弧焊裝置，其特征在于，包括測定所述被焊接物 的電弧發(fā)生位置附近的溫度的溫度測定構(gòu)件和顯示所測定出的溫度的溫度顯示部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體保護電弧焊裝置，其特征在于，所述移動距離測定構(gòu)件 是光傳感器，該光傳感器包括對所述被焊接物照射激光的照射部和檢測由所述被焊接物反 射的激光的檢測部，激光對所述被焊接物的表面的入射角，相對于所述表面的垂直方向為 10°以下。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體保護電弧焊裝置，其特征在于，包括存儲部，其存儲從 所述電弧的開啟，關(guān)閉時刻、焊接電流、焊接電壓、所述焊炬的移動速度、所述焊接線能量和 電弧開始時的所述被焊接物的電弧發(fā)生位置附近的溫度之中選出的至少一個施工履歷；輸 出部，其輸出所述存儲部存儲的施工履歷。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體保護電弧焊裝置，其特征在于，還包括將由所述焊接線 能量演算部計算出的焊接線能量轉(zhuǎn)換成聲音并輸出的聲音輸出轉(zhuǎn)換部。
全文摘要
一種氣體保護電弧焊裝置，在從焊炬送出的焊絲和被焊接物之間使電弧發(fā)生，對所述被焊接物進行氣體保護電弧焊。移動距離測定構(gòu)件設(shè)置在所述焊炬上，測定所述焊炬的焊接線方向的移動距離。焊接線能量演算部，根據(jù)此移動距離計算移動速度，并根據(jù)所述移動速度結(jié)合焊接電壓和焊接電流計算時時刻刻的焊接線能量。焊接線能量顯示部時刻顯示計算的焊接線能量。由此，管理者能夠適當(dāng)?shù)乇O(jiān)視焊接管理標準是否得到遵守。
文檔編號B23K9/16GK101780587SQ20091025328
公開日2010年7月21日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日
發(fā)明者鈴木勵一 申請人:株式會社神戶制鋼所