JP2014223655A - アーク溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接用トーチのトーチスイッチで、既存のトーチスイッチの２本の信号線のみを用いて溶接機の出力を選択できるようにするとともに、どの条件が選択されているか作業者の手許で判るように選択された溶接条件を表示することが本発明の解決すべき課題である。【解決手段】 出力を段階的に設定する出力条件設定器と出力の設定値に対応した電圧を作り出す段階電圧発生回路と、トーチスイッチの開閉時間が一定時間内であればパルス信号を出力し一定時間を超えると溶接出力を開閉する信号を出力する遅延タイマー回路と、このパルス信号をカウントするカウント回路を溶接電源側に設け、カウント回路の出力信号で溶接条件設定器の設定値を切り換えるように構成し、溶接トーチ側に表示器と２本の信号線の電圧を判別する電圧判別回路を設け、電圧判別回路で２本の線間の電圧を判別し、線間電圧に対応して表示器を点灯させるようにしている。【選択図】図１

Description

この発明は、アーク溶接装置に関するものである。特に複数の溶接出力条件を選択して溶接を行うアーク溶接機の溶接出力条件の選択方法と選択された溶接出力条件の表示方法に関するものである。

特許文献１はアーク溶接機においてその出力条件の調整を作業者の手許で容易に調整する手段を提案するものである。

特許文献１に記載のアーク溶接機は、溶接トーチのところに溶接電圧調整器と溶接電流調整器を設け、溶接電源部またはワイヤ送給装置部に制御部を設け、その間を複数の信号線を用いて接続し溶接出力調整を容易にすることを特徴とするものである。

アーク溶接電源部とトーチスイッチに至る複数の信号線を用いているため、溶接用トーチのケーブルが重くなり作業の邪魔になる。また、この信号線は頻繁に移動するところで使用されることが多いので断線や短絡などのトラブルの危険性がある。

通常、溶接電圧調整器や溶接電流調整器はツマミで調整する可変抵抗器が使用されるため、移動作業でその設定値が振動や誤った接触でずれてしまうことがある。

特許公開２００５−２７９７４０号公報

先行発明は、トーチケーブルが重くなることや、信号の断線、出力条件の調整のずれなどの問題をもっていた。トーチケーブルの重量を重くしないで、信号の断線、出力条件の調整のずれの心配をなくし、作業者の手許で溶接条件を調整できるようにするとともに、溶接出力条件の設定状態が手許で判るようにすることが本発明の解決すべき課題である。

本アーク溶接装置は、アーク溶接電源の出力を段階的に設定する出力条件設定器と出力の設定値に対応した電圧を作り出す段階電圧発生回路と２本の信号線の電圧を判別するコンパレータ回路と、前記コンパレータ回路の出力信号を受けて、トーチスイッチの開閉時間が一定時間内であればパルス信号を出力し、一定時間を超えると溶接出力を開閉する信号を出力する遅延タイマー回路と、前記パルス信号をカウントするカウント回路と、前記遅延タイマー回路から溶接出力を開閉する信号を受けて出力の開閉信号を作り出す出力開閉信号回路よりからなる出力開閉・出力設定部をアーク溶接電源側に設け、出力トーチスイッチ・出力表示部を溶接トーチ側に設け、この出力開閉・出力設定部と出力トーチスイッチ・出力表示部を２本の信号線で接続し、出力開閉・出力設定部に選択された出力条件を段階的に表示する表示器と２本の信号線の電圧を判別する電圧判別回路とトーチスイッチを設けている。

トーチスイッチの動作は、２本の信号線の電圧が０Ｖになることを出力開閉・出力設定部のコンパレータを用いて判別している。この信号のオンオフの時間によって溶接条件の切り換えも行っている。

トーチスイッチが押されている長さが一定の時間以上であると、溶接開始の信号とみなし、一定の時間以内であれば溶接条件の切り換えの信号とみなすようにして、特別の信号線を追加することなしに溶接の条件の切り換えを可能にしている。トーチスイッチの２本の信号線の電圧を判別するコンパレータ回路と、コンパレータ回路の出力信号を受けて、トーチスイッチの開閉時間が一定時間内であればパルス信号を出力し、一定時間を超えると溶接出力を開閉する信号を出力する遅延タイマー回路を設け、このパルス信号をカウントするカウント回路を設けカウント回路からの出力により溶接条件の切り換えを可能にしている。遅延タイマー回路から溶接出力を開閉する信号を受けて出力の開閉信号を作り出す出力開閉信号回路を設け、溶接出力の開閉も行っている。この遅延タイマーの時限は、約０．５秒前後で溶接作業の開始は常にこの時限だけ遅れることになるが溶接作業時間に比べると極めて短時間であるため問題になることはない。

溶接条件の表示方法については、出力条件設定器で設定された設定値に対応して段階電圧発生回路で電圧を発生させ、この電圧をトーチスイッチ用の２本の信号線の間に加え、この電圧の大きさを電圧判別回路で判別して行っている。出力条件設定器の設定に対応してトーチスイッチの信号線の電圧が変化し、この電圧を利用して設定条件に対応する表示ＬＥＤを点灯するようにしている。

本発明のアーク溶接装置では、出力条件の選択が手許で可能にし、選択された出力条件を作業者が見えるように選択された出力条件の表示もしている。そのため、作業者は溶接条件を切り換えるために移動する必要はなくなり、どの出力条件で溶接することになるのか容易に判断できる。

また、溶接電源と溶接トーチに使用している既存のトーチスイッチを結ぶ２本の信号線を使って溶接条件の選択と選択された出力条件表示を可能にしているので、出力条件の切り換えと出力条件の表示をするための専用の信号線を追加することはない。

作業者が持ち運ぶ溶接トーチの重量を増加することなく、手許での溶接条件の切り換えを可能にすることによって、溶接作業の効率化や機動性の向上が可能になる。

本発明のアーク溶接装置の構成 本発明のアーク溶接装置の回路図 本発明のアーク溶接装置のカウンタ方式の切り換えのタイムチャート 本発明のアーク溶接装置のリングカウンタ方式の切り換えのタイムチャート 本発明のアーク溶接装置の溶接用トーチ

図１に本発明のアーク溶接装置の構成を、図２に本発明のアーク溶接装置の電気回路図を示す。図１において、１は溶接用トーチ側出力開閉器・表示器部、1-1は表示器、1-2は電圧判別回路、1-3はトーチスイッチ、2は溶接電源側出力開閉・出力設定部、2-1は段階電圧発生回路、2-2は出力条件設定部、2-3はコンパレータ回路、2-4は開閉信号回路、2-5は遅延タイマー回路、2-6はカウンタ回路、3はトーチスイッチの２本の信号線で、1の溶接トーチ側出力開閉器・出力表示部と2の溶接電源側出力開閉・出力設定部を結んでいる。

図１における１の溶接用トーチ側出力開閉器・表示器部は、1-1の表示器、1-2の電圧判別回路、1-3のトーチスイッチより構成される。 また、2の溶接電源側出力開閉・出力設定部は、2-1の段階電圧発生回路、2-2の出力条件設定部、2-3のコンパレータ回路、2-4の開閉信号回路、2-5の遅延タイマー回路、2-6のカウンタ回路より構成される。

図１を用いて出力条件設定信号の流れと選択された出力条件の表示の原理について説明する。2の出力開閉・出力設定部の2-2の出力条件設定部の設定信号により、2-1の段階電圧発生回路で設定値に対応した段階電圧を発生させ、3の1の出力トーチスイッチ・出力表示部と2の出力開閉・出力設定部を結ぶ3の２本の信号線に加えている。 この２本信号線の電圧は2-2の出力条件設定部で選択された出力条件に対応した電圧になる。トーチスイッチ側の1-2の電圧判別回路にて3の２本の信号線の電圧を判別し、1-1の表示器で設定された出力条件に対応する表示器を点灯させる。

一方、1-3のトーチスイッチがオンされた時は、溶接電源側の2-3のコンパレータ回路にて判断し、トーチスイッチがオンされたことを判断している。このとき、トーチスイッチの押されている時間を2-5の遅延タイマー回路にて計測し、既定の時間より長ければ溶接開始の信号とみなし、2-4の開閉信号回路にて溶接機の出力を開閉させている。既定の時間内であれば溶接条件の切り換え信号であるとみなし、2-6のカウンタ回路にパルス信号を渡している。

2-6のカウンタ回路の溶接条件の切り換え信号のカウント方法にはリングカウンタ方式のものと、それまでの溶接条件の設定はリセットされ、押された回数の数をカウントする方式の２通りが考えられる。

図３は、本発明のアーク溶接装置のカウンタ方式の切り換えのタイムチャートである。 一定時間内にトーチスイッチを開閉すると開閉した回数に対応して出力条件設定器の設定値が選択されるようしている。

図４は、本発明のアーク溶接装置のリングカウンタ方式の切り換えのタイムチャートである。カウンタ回路としてリングカウンタ回路を採用し、一定時間内にトーチスイッチを開閉するとアーク溶接電源の出力を調整する前記出力条件設定器を１段階ずつアップして切り換え、最上位の出力条件設定器の設定値まで来ると最下位の前記出力条件設定器の設定値になるようにしている。

図２は、本発明のアーク溶接装置の回路図である。図１の本発明のアーク溶接装置の構成の構成要素を具体的回路で示したものである。図2において、4は遅延タイマー回路、5は表示用ＬＥＤ、６は低電圧用ダイオード、７はトーチスイッチ、8はカウンタ回路、9はコンパレータ、10は基準電圧設定用抵抗、11はリレー、12はトランジスタ、13はリレーの接点、14はＯＰアンプ、15は出力条件設定器、16は分圧用抵抗、17は制限用抵抗である。

3の２本の信号線に15の出力条件設定器で設定された値に対応する段階電圧を供給するために、16の分圧用抵抗で分圧された電圧を15の出力設定器を介して、14のＯＰアンプの非反転入力に加えている。14のＯＰアンプの出力は17の制限用抵抗を介して3の２本の信号線に接続されている。

一方、3の２本の信号線の電圧が６の定電圧ダイオードの降伏電圧以上になると、その定電圧ダイオードの直列に接続されている5の表示用ＬＥＤが点灯する。この表示用LEDの転倒する個数は、溶接電源側の15の出力条件設定器で設定された溶接出力条件に一致する。

このように本発明では、溶接用トーチトーチスイッチ用の２本の信号線の電圧を出力条件設定器で設定された設定値により段階的に可変し、その電圧を溶接トーチ側で判別して表示用ＬＥＤを点灯させ、溶接作業者が手許で今どの溶接条件の設定になっているのか判るようにしている。

図５は、本発明のアーク溶接装置の溶接用トーチを示すものである。 表示器を溶接用トーチのトーチホルダーの上面に取り付け、電圧判別回路をトーチホルダーの内部に埋め込み、トーチスイッチの信号線を用いて、作業者の手許で溶接出力条件の切り換えも可能にし、表示も可能にしている。

本発明の具体例では、７のトーチスイッチがオンすると3の２本の信号線間の電圧は０Ｖとなる。表示用ＬＥＤは点灯しないが、トーチスイッチをオンする前にどの条件で溶接することになるかが作業者には判るので溶接中に点灯しなくてもかまわない。

トーチスイッチがオンした状態で3の２本の信号線間の電圧が０Ｖになると、溶接電源側の出力開閉・出力設定部にある9のコンパレータの出力が「High」となり、この時間が一定の長さを超えるかどうか4の遅延タイマー回路で判断し、一定の長さを超えると12のトランジスタが駆動し11のリレーをオンさせる。13のリレーの接点を介して、 溶接トーチ側にある７のトーチスイッチがオンされ、溶接開始の信号であることをアーク溶接電源の出力制御回路に伝え、アーク溶接装置を起動させることができる。一定の長さを超えない時は8のカウンタ回路にパルス信号を送り溶接出力設定値を変化させるようにしている。このようにして電圧の変化で溶接条件の信号を送り、時間の長短で溶接開始の信号を送るようにして、異なる２種類の情報をたった２本の信号線で伝送している。

この発明は、溶接条件の調整や確認のため溶接作業者が溶接電源のところまで行く移動作業を少なくすることを可能にする。そのため、溶接作業の効率化や機動性の向上に貢献できることが期待される。本発明は、特に広い作業場で頻繁に出力条件を切り換えて使用するアーク溶接機に適用されるとその効果は大である。

１ トーチスイッチ側出力開閉器・表示器部
1-1 表示器
1-2 電圧判別回路
1-3 トーチスイッチ
2 溶接電源側出力開閉・出力設定部
2-1 段階電圧発生回路
2-2 出力条件設定部
2-3 コンパレータ回路
2-4 開閉信号回路
2-5 遅延タイマー回路
2-6 カウンタ回路
3 ２本の信号線
4 遅延タイマー回路
5 表示用ＬＥＤ
6 低電圧用ダイオード
7 トーチスイッチ
8 カウンタ回路
9 コンパレータ
10 基準電圧設定用抵抗
11 リレー
12 トランジスタ
13 リレーの接点
14 ＯＰアンプ
15 出力条件設定器
16 分圧用抵抗
17 制限用抵抗
18 トーチホルダー

Claims (4)

1. 溶接用トーチにトーチスイッチと、前記トーチスイッチに至る２本の信号線の電圧を判別する電圧判別回路と、前記電圧判別回路からの信号を受けて動作する表示器を設け、アーク溶接電源部に溶接機の出力を段階的に設定する出力条件設定器と、前記出力設定器からの信号を受けて出力設定値に対応した電圧を作り出す段階電圧発生回路と、前記２本の信号線の電圧を判別するコンパレータ回路と、前記コンパレータ回路の出力信号を受けて、トーチスイッチの開閉時間が一定時間内であればパルス信号を出力し、一定時間を超えると溶接出力を開閉する信号を出力する遅延タイマー回路と、前記パルス信号をカウントするカウント回路と、前記タイマー回路から溶接出力を開閉する信号を受けて出力の開閉信号を作り出す出力開閉信号回路より構成され、前記段階電圧発生回路の出力を前記２本のトーチスイッチの信号線に加えたアーク溶接装置。
2. 前記カウンタ回路としてリングカウンタ回路を採用し、一定時間内にトーチスイッチを開閉するとアーク溶接電源の出力を調整する前記出力条件設定器の設定値を１段階ずつアップして切り換え、前記出力条件設定器の最上位の設定値まで来ると最下位の設定値になるように構成した請求項１に記載のアーク溶接装置。
3. 前記カウンタ回路にて、一定時間内にトーチスイッチを開閉する開閉回数に対応して前記出力条件設定器の設定値が選択されるように構成した請求項１に記載のアーク溶接装置。
4. 前記表示器を溶接用トーチのトーチホルダーの上面に取り付け、前記電圧判別回路を前記トーチホルダーの内部に埋め込んだことを特徴とした請求項１に記載のアーク溶接装置。