電流測定によるアーク溶接の品質診断とトレーサビリティを確保
アーク溶接の品質を客観的に評価するためには、溶接中の電流波形を確認するのが一つのポイントです。溶接電流が途切れていたり、定格電流に達していなかったりすると溶接がうまく行っていないおそれがあることから、良品時の溶接電流波形との違いから、溶接工程が適切行われているかを確認できます。また、電流波形から溶接の品質を客観的に判断できるだけでなく、これらの記録を残すことでトレーサビリティによる品質信頼性の向上に繋がります。
このアプリケーションノートでは、溶接時の電流測定の手順と測定に適した計測器をご紹介します。
HIOKI の計測器でこの課題を解決
HIOKI メモリハイコーダを使用した、アーク溶接機の電流測定と記録を簡単かつ安全に行う手順は以下の通りです。
1．メモリハイコーダ本体に装着した電流ユニット端子に、電流センサーを接続。
2．電流センサーを溶接部材と溶接機をつなぐアース側のケーブルにクランプします。
溶接時には数十A から数千A もの大電流がケーブルを流れます。シャント抵抗による直接入力は危険が伴いますが、クランプ電流センサーなら、ケーブルの被覆の上から挟むだけで安全かつスピーディに測定ができます。
3．メモリハイコーダの入力レンジ、測定スピード、記録の長さなど必要な項目を設定し、準備ができたら溶接を行います。トリガ機能で記録開始条件を設定すれば、溶接開始のタイミングで必要なデータだけを効率よく記録できます。
高速サンプリング、大容量メモリのメリットは、いつ起こるか分からない異常現象を長時間監視しながら、捉えた波形の時間軸を拡大し、さらに詳細な状態を把握できることです。
短絡時、アーク時の瞬時的な溶接電流の途切れを捉えることで、十分に溶接ができていないことが確認できます。
溶接ロボットラインでの行程品質管理には、メモリハイコーダの波形判定機能が便利です。あらかじめ設定したエリアから外れた場合を異常と判定し、ライン停止や不良品検出を行うことで、次工程への不良品進出を防止できます。
また、データ自動保存により溶接工程におけるトレーサビリティに反映させることもできます。
溶接電流測定に必要な機器のご紹介
溶接電流の波形測定には、メモリハイコーダとクランプタイプの電流センサの組み合わせが最適です。
・溶接電流は、短絡やアーク放電といった瞬時に変化する電流の連続であり、スパッターの発生を極力抑えるためにも瞬時的な電流制御が必要となります。メモリハイコーダは、このような高速現象であっても確実に測定できます。
・メモリハイコーダで取得したデータは、内部SSD のほかUSB メモリやメモリカードに保存したり、LAN でサーバーに転送することができます。
・電流センサーも豊富に用意されており、応答性が高く、小電流から大電流まで幅広い範囲の測定をカバーします。特にシャント抵抗と比較し、立ち上がりの鈍りやノイズにも強く、より安全に測定できます。
・メモリハイコーダには、様々なトリガ機能が搭載されており、電流出力が定格に満たない、タイミングのズレ、ノイズの発生など、異常な電流波形を見逃さず記録できます。
トリガが作動した後から記録を始めると、トリガ前の重要な現象を見逃してしまうことがあります。そこで役立つのが、トリガ前の現象も捉えられるメモリハイコーダです。
「プリトリガ機能」によりトリガ前後の記録ができ、分析や評価を多角的に行うことができます。
使用機器の組合せ例
メモリハイコーダMR8847A + 入力ユニット + クランプセンサ
主な使用機器
入力ユニット：3CH 電流ユニット U8977 × 1 スロット
電流センサ：AC/DC カレントプローブ CT6845A×1 本
※組合せ例であり、測定対象により、入力ユニット、電流センサの推奨品は異なります。
測定用途、測定対象の定格により適切な入力ユニット、電流センサをセレクトする必要があります。
※注意事項
溶接機の出力電圧は直接測定しないでください。溶接機の種類によっては高周波や高電圧を印可するタイプ（TIG 溶接機など）があるため、計測器を破損させるおそれがあります。
HIOKI は、これらに対応する記録計およびDC/AC、高感度/ 広帯域モデルなど豊富なクランプセンサを取り揃え、お客様の課題解決のご要望にお応えします。
まとめ
• 高速サンプリングのメモリハイコーダとDC 高感度電流センサの組み合わせにより、アーク溶接の品質診断とトレサビリティ確保ができます。
• 溶接ロボットラインでは、多チャネル同時測定により溶接電流のほか制御信号など各パラメータとの相関も確認でき、トラブル未然防止や解析に役立ちます。
デモ機のリクエスト、アプリケーションに関するご相談は、HIOKI お問い合わせ窓口までご連絡ください
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