JP2001096364A - 消耗電極式アーク溶接の短絡状態検出方法および溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来技術では溶接装置の電流出力に応じた出
力電流検出器またはシャント抵抗を用いているため、ア
ークスタート時の短絡状態を検出する判定レベルを外部
ノイズからの影響を無くすために高くしており、ワイヤ
が母材に短絡してから数ｍｓの遅れを生じる。 【解決手段】 本発明では出力回路に接続された直流リ
アクタに発生する端子間電圧を測定し、測定した端子間
電圧と予め定めた値とを比較することによりアークスタ
ート時の短絡状態を検出している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、消耗電極式アーク
溶接のアークスタート時の短絡状態を極めて簡単に検出
できる消耗電極式アーク溶接の検出方法および溶接装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤを略定速度で送給し、短絡とアー
クを交互に繰り返しながら溶接をするＣＯ₂あるいはマ
グ溶接ではアークスタート時に母材とワイヤが短絡した
状態を検出する方法が数種ある。

【０００３】（従来技術１）まず、第一の従来技術にア
ークスタート時の短絡した状態を検出する方法に出力電
流検出器を使用したものがある。

【０００４】出力電流検出器は出力回路と溶接出力を行
うための出力端子の間に接続されたケーブルに組み込ま
れ、前記ケーブルに電流が流れた際にケーブルのまわり
に磁束が発生し、その磁束を電圧に変換している。

【０００５】第一の従来技術では磁束を電圧に変換した
際の電圧変化を判定することによりアークスタート時の
短絡状態を検出している。

【０００６】（従来技術２）また、第２の従来技術では
前記出力端子と出力回路との間にシャント抵抗を挿入
し、シャント抵抗に電流が流れた際のシャント抵抗間の
電圧変化を判定することにより短絡状態を検出してい
る。

【０００７】また、従来技術１または従来技術２の方法
は元来出力電流値を測定するために溶接装置内に具備さ
れている。

【０００８】（従来技術３）また、溶接状態を検出する
ものとして特開平５−３２９６４０号がある。

【０００９】この場合、溶接途中に二次巻き線を備える
リアクタの二次側の電圧の変化を判定することにより短
絡期間とアーク期間を判別している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術１ま
たは従来技術２は、溶接装置の電流出力に応じた出力電
流検出器またはシャント抵抗を用いているため、アーク
スタート時の短絡状態を検出する判定レベルを外部ノイ
ズからの影響を無くすために高くしており、ワイヤが母
材に短絡してから数ｍｓの遅れを生じる。

【００１１】そのため、アークスタート時の制御が遅れ
てしまう。

【００１２】また、前記短絡状態の検出レベルを低くし
た場合、従来技術１ではアークスタート時の無負荷電圧
発生時のノイズ等に反応し易いため短絡状態の判定間違
いが発生しやすい。

【００１３】そのため、アークスタート時の制御にばら
つきが生じてしまう。

【００１４】また、従来技術１または従来技術２を行う
ためには、主回路とは関係のない電流検出器またはシャ
ント抵抗を溶接装置に特別に具備しなければならないう
えに、実際に使用するためには温度上昇テストを行った
り、固定する方法を思案する等の手間がかかってしま
う。

【００１５】また、従来技術３では溶接出力中の短絡期
間とアーク期間を判定するためにリアクタに２次巻き線
を施し、アーク中を含む出力電流に増減変化のない時の
電圧を拾っているため、無負荷電圧出力中に励時電流が
リアクタに流れた際の電圧に反応する場合がある。

【００１６】また、二次巻き線側からの電圧で判定を行
っているため、溶接機内に具備されている変圧器などの
磁束による影響を受けやすくなってしまう。

【００１７】また、従来技術３は溶接中の短絡期間とア
ーク期間の判定を行うのが主の方法であるので、リアク
タに巻かれた２次巻き線の巻き数はアーク期間の判定を
行うためにリアクタの巻き数よりも多くなる。

【００１８】よって、更に、溶接機内部または外部の磁
束の影響やノイズの影響を受けやすくなる。

【００１９】本発明はこれら従来の課題を解決するもの
で、簡単かつ正確に短絡状態を検出できる検出方法およ
び溶接装置を提供するものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、出力回路に接続された直流リアクタに発
生する端子間電圧を測定し、測定した端子間電圧と予め
定めた値とを比較することによりアークスタート時の短
絡状態を検出している。

【００２１】本発明により、直流リアクタ間電圧を測定
しているので別途短絡状態を検出するための部品を具備
する必要が無く、アークスタート時にワイヤが母材に短
絡するまでの期間は常に同電位であるため、無負荷電圧
発生時のノイズに影響されない。

【００２２】また、本発明では前記短絡状態を一定期間
保持している。

【００２３】本発明により、アークスタート時の短絡状
態を一定期間保持しているので、微少短絡が行われた場
合でもアークスタート時の短絡状態を保持しており、短
絡開始時から多少も遅れることなく、また安定して制御
することができる。

【００２４】また、本発明では検出された前記短絡状態
によりアークスタート開始期間と溶接期間とを切り換え
ている。

【００２５】本発明により、アークスタート時の制御を
円滑に行うことができ、スタート時の制御をより確実に
行うことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、本発明の
消耗電極式アーク溶接の短絡状態検出方法および溶接装
置の実施の形態１について図面を参照しながら説明す
る。

【００２７】本実施の形態１は請求項１および請求項２
に係わる。

【００２８】２は交流電圧を変圧するための変圧器、３
は変圧された交流電圧を直流電圧に整流するための整流
ダイオード、４は溶接出力電圧を出力するための出力回
路部、５は前記出力回路部４から出力される直流電圧の
リップルを平滑にするためのリアクタ、６は溶接するた
めのワイヤ、７は前記ワイヤ６を送給するためのモー
タ、８は母材、９は前記リアクタから発生する逆起電圧
を検出するための電圧検出部、１０は前記電圧検出部か
ら検出された電圧とあらかじめ定めた値とを比較するこ
とにより短絡状態を判定するための短絡状態判定部、１
１は前記短絡状態判定部から判定される状態を得て制御
を行うための制御回路部、１は前記制御回路部１１から
の信号を受け溶接出力を調整する駆動回路部、１２は前
記制御回路部１１からの指令により前記モータ７を駆動
するためのモータ駆動回路部である。

【００２９】本実施の形態１は、以上のように構成さ
れ、動作について次に説明する。

【００３０】溶接開始時に出力回路部３は駆動回路部１
が制御回路部１１からの出力指令信号を受けることでワ
イヤ６と母材８との間に無負荷電圧を出力する。

【００３１】前記無負荷電圧出力と同時に前記制御回路
部１１はモータ駆動回路部１２に駆動指令を送り、前記
駆動指令を受けたモータ駆動回路部１２はモータ７にモ
ータ電圧を印可することでモータを回転させ、ワイヤ６
を送給する。

【００３２】前記ワイヤ６が母材８に短絡した際、リア
クタ５に短絡電流が流れ込み前記リアクタ５は逆起電圧
を発生する。

【００３３】前記逆起電圧を電圧検出部９で検出し電圧
信号を短絡状態判定部１０に送る。

【００３４】前記短絡状態判定部１０は予め定めた値で
ある０Ｖと前記電圧信号を比較し、前記電圧信号が０Ｖ
より高い電圧信号である場合には短絡状態であると判定
する。

【００３５】前記短絡状態判定部１０が短絡である場合
に、前記制御回路部１１に信号を送り、前記制御回路部
１１は前記信号を受けてスタートの制御を行う。

【００３６】以上の動作により、アークスタート時の短
絡状態を判定する。

【００３７】以上のように本実施の形態１によれば、ワ
イヤ６と母材８間に無負荷電圧を出力された状態からワ
イヤ６と母材８が短絡した瞬間に短絡状態を検出するこ
とができるので短絡を早期に検出できる。

【００３８】また、ワイヤ６と母材８が短絡を行ってい
ない開放状態であるときにはリアクタ５には逆起電圧は
発生しない。

【００３９】また、前記開放状態の時はリアクタ間に電
流が流れないためリアクタ間の電位は常に同電位となり
アークスタート時にノイズが発生していても、影響を受
けない。

【００４０】（実施の形態２）以下、本発明の消耗電極
式アーク溶接の短絡状態検出方法および溶接装置の実施
の形態２について図面を参照しながら説明する。本実施
の形態２は請求項３に係わる。

【００４１】図２は消耗電極式アーク溶接機の構成並び
に本実施の形態２を行うための回路構成を表している。

【００４２】尚、実施の形態１で示した図１と同じ構成
要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。

【００４３】本実施の形態２が実施の形態１と異なる点
は、短絡状態判定部１０からの信号を短絡状態保持回路
１３で受ける事にある。

【００４４】本実施の形態２は、以上のように構成さ
れ、動作について次に説明する。

【００４５】アークスタート時の前記無負荷電圧状態か
らワイヤ６と母材８が短絡した状態で短絡時間の短い微
少短絡が発生した場合、電圧検出部９は短絡時間に適応
した短い時間の電圧を検出する。

【００４６】そこで短絡状態判定部１０は前記電圧検出
部９からの信号を受けて短絡状態を判定するので短い前
記微少短絡が発生した場合には短い期間のみ短絡状態で
あると判定する。

【００４７】前記短い期間の短絡状態の判定信号を短絡
状態保持回路部１３が受け前記ワイヤ６と前記母材８が
短絡し、溶接が開始したことを保持しているので、短絡
状態保持回路部１３からの信号を制御回路部１１が受
け、制御回路部１１はスタート制御をアークスタート時
の短絡の大小に係わらず確実に行うことができる。

【００４８】（実施の形態３）以下、本発明の消耗電極
式アーク溶接の短絡状態検出方法および溶接装置の実施
の形態３について図面を参照しながら説明する。本実施
の形態３は請求項４に係わる。

【００４９】図１においてワイヤ６と母材８が開放状態
であるアークスタート時に制御回路部１１はモータ駆動
回路部１２に対し溶接開始直前の初期モータ駆動指令信
号を送る。

【００５０】前記モータ駆動指令信号により前記モータ
駆動回路部１２はモータ７に初期モータ指令電圧を送
る。

【００５１】前記ワイヤ６は前記モータ７により送給さ
れ、母材８に接触し、短絡が起こる。

【００５２】前記短絡が発生した場合に短絡状態判定部
１０が短絡状態である信号を制御回路部１１に送る。

【００５３】前記信号を受けた前記制御回路部１１はモ
ータ駆動回路部１２に溶接条件のモータ駆動指令信号を
送る。

【００５４】前記モータ駆動回路部１２は前記モータ指
令信号を受け前記モータ７に溶接条件のモータ指令電圧
を送る。

【００５５】このようにして、本発明では、検出された
前記短絡状態によりアークスタート開始期間と溶接期間
とで条件を切り替えて制御することができる。また、ス
タート時の制御を円滑かつ確実に行うことができる。

【００５６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１ないし請求項２に係わる本発明の消耗電極式アーク溶
接の短絡状態検出方法および溶接装置はワイヤと母材間
に無負荷電圧を出力された状態から前記ワイヤと前記母
材が短絡した瞬間に短絡状態を検出することができるの
で短絡を早期に検出でき、アークスタート時にノイズが
発生していても、影響を受けない。

【００５７】また、請求項３に係わる本発明の消耗電極
式アーク溶接の短絡状態検出方法および溶接装置はスタ
ート制御をアークスタート時の短絡の大小に係わらず確
実に行うことができる。

【００５８】また、請求項４に係わる本発明の消耗電極
式アーク溶接の短絡状態検出方法および溶接装置は検出
された短絡状態によりアークスタート開始期間と溶接期
間とで条件を切り替えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１，３における溶接装置の
ブロック図

【図２】本発明の実施の形態２における溶接装置のブロ
ック図

【符号の説明】

１ 駆動回路部 ２ 変圧器 ３ 整流ダイオード ４ 出力回路部 ５ リアクタ ６ ワイヤ ７ モータ ８ 母材 ９ 電圧検出部 １０ 短絡状態判定部 １１ 制御回路部 １２ モータ駆動回路部 １３ 短絡状態保持回路

フロントページの続き (72)発明者 植田 朗子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB08 BB09 4E082 AA03 AB01 BA01 CA01 EB01 EC16 EC20 ED01 EE03 EE04 EF16

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤを略定速度で送給し、スタート時
   に短絡が発生する消耗電極式アーク溶接の短絡状態検出
   方法において、出力回路に接続された直流リアクタに発
   生する端子間電圧を測定し、測定した端子間電圧と予め
   定めた値とを比較することによりアークスタート時の短
   絡状態を検出することを特徴とする消耗電極式アーク溶
   接の短絡状態検出方法。
2. 【請求項２】 ワイヤを略定速度で送給し、スタート時
   に短絡が発生する消耗電極式アーク溶接の溶接装置にお
   いて、出力回路に接続された直流リアクタに発生する端
   子間電圧を測定する手段と、測定した端子間電圧と予め
   定めた値とを比較することによりアークスタート時の短
   絡状態を検出する手段を備えたことを特徴とする消耗電
   極式アーク溶接装置。
3. 【請求項３】 前記短絡状態を一定期間保持することを
   特徴とする請求項２記載の消耗電極式アーク溶接装置。
4. 【請求項４】 検出された前記短絡状態によりアークス
   タート開始期間と溶接期間とを切り換えることを特徴と
   した請求項２または請求項３記載の消耗電極式アーク溶
   接装置。