JP2015020207A

JP2015020207A - アーク溶接装置、電気機器、モータユニットおよび電気機器のモータ交換方法

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Publication number: JP2015020207A
Application number: JP2013152495A
Authority: JP
Inventors: 朗子植田; Akiko Ueda; 三徳赤石; Mitsunori Akaishi; 亘梅田; Wataru Umeda
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2015-02-02
Anticipated expiration: 2033-07-23
Also published as: CN203765147U; JP6311107B2

Abstract

【課題】高速溶接、高溶着溶接、長寿命化を実現するためには、ブラシモータではなく、ブラシレスモータを使用した専用のワイヤ送給装置を選定する必要があり、かつ、ブラシレスモータを用いたワイヤ送給装置は特殊品扱いのため高価であるという課題があった。【解決手段】アーク溶接機とワイヤ送給装置とを有するアーク溶接装置であって、ワイヤを送給するためのブラシレスモータと、ブラシモータ用制御信号を出力するモータ駆動回路と、モータ駆動回路が出力した前記ブラシモータ用制御信号をブラシレスモータ用制御信号に変換してブラシレスモータに出力する変換回路と、を備えることで、ブラシモータのみを、変換回路を有するブラシレスモータに取り替えることで、その他の構成を変更することなく、容易に、高速溶接や高溶着溶接の実現と、ワイヤ送給装置に使用するモータの長寿命化を実現することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、消耗電極式のアーク溶接を実現するアーク溶接機とワイヤ送給装置とを有するアーク溶接装置や、モータを有する電気機器や、モータユニットや、電気機器のモータ交換方法に関する。

モータを有する電気機器の一例として、従来から、モータを用いたワイヤ送給装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。近年、消耗電極式のアーク溶接の分野では、安価なブラシモータを搭載したワイヤ送給装置が主流である。しかし、高使用率、高溶着や高速溶接を可能とするため、高速回転可能でありかつ長寿命であるブラスレスモータを搭載した、自動機用やロボット用のワイヤ送給装置が注目されている。

ブラシモータを搭載したワイヤ送給装置を接続していたアーク溶接機に、ブラシレスモータを搭載したワイヤ送給装置を接続するためには、別途アーク溶接機のモータ駆動回路を変更するか、ブラシレス用回路を設けた新しい機器を接続する必要があり、ブラシレスモータへの変更は高価となり、汎用品としての採用が困難であった。

図４と図５は、従来のアーク溶接装置を示す図である。図４は、ブラシモータを搭載したワイヤ送給装置を有するアーク溶接装置の例を示す図である。図５は、ブラシレスモータを搭載したワイヤ送給装置を有するアーク溶接装置の例を示す図である。

図４と図５において、アーク溶接装置１０８は、アーク溶接機１０１とワイヤ送給装置１０５とを有している。アーク溶接機１０１とワイヤ送給装置１０５とは、制御ケーブル１０２で接続されている。

図４において、ワイヤ送給装置１０５は、ブラシモータ１０４と、ブラシモータ１０４を駆動する第１のモータ駆動回路１０３を有している。一方、図５において、ワイヤ送給装置１０５は、ブラシレスモータ１０７と、ブラシレスモータ１０７を駆動する第２のモータ駆動回路１０６を有している。このように、使用するモータが異なると、モータ駆動回路も異なるものが必要となる。

特開昭６１−１８３８３号公報

安価で汎用性が高いアーク溶接装置１０８を実現するためには、アーク溶接装置１０８に、ブラシモータ１０４を有するワイヤ送給装置１０５を用いることが有効である。

一方、高溶着や高速溶接が可能なアーク溶接装置１０８を実現するためには、アーク溶接装置１０８に、ブラシレスモータ１０７を有するワイヤ送給装置１０５を用いることが必要である。

このように、溶接対象物や用途等に応じて、アーク溶接装置１０８に用いるワイヤ送給装置１０５を選定しなければならない。なお、高価なブラシレスモータ１０７は、特殊品扱いとなり、使用数量が増加することはなく、コストを低減することができない。従って、高速溶接を実現することができ、長寿命であり、安価なワイヤ送給装置１０５およびアーク溶接装置１０８を提供することは困難であった。

一方、ブラシモータ１０４は安価である。しかし、ブラシを使用しているため、ブラシレスモータ１０７に比べて寿命が非常に短く、ブラシレスモータ１０７を使用する場合と比べて交換頻度が高く、手間が掛かるといった課題がある。

そこで、ブラシモータ１０４をブラシレスモータ１０７に交換することも考えられる。しかし、この場合、第１のモータ駆動回路１０３を第２のモータ駆動回路１０６に変更しなければ使用できない。すなわち、単にモータを交換するだけでは使用することができず、また、使用するモータに応じて、都度、モータ駆動回路も変更しなければならず、手間が掛かるといった課題もある。

本発明は、高速溶接や長寿命化を実現する安価なアーク溶接装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のアーク溶接装置は、アーク溶接機とワイヤ送給装置とを有するアーク溶接装置であって、ワイヤを送給するためのブラシレスモータと、ブラシモータ用制御信号を出力するモータ駆動回路と、前記モータ駆動回路が出力した前記ブラシモータ用制御信号をブラシレスモータ用制御信号に変換して前記ブラシレスモータに出力する変換回路と、を備えたものである。

また、本発明のアーク溶接装置は、上記に加えて、ブラシレスモータと変換回路とを一体構成としたものである。

また、本発明のアーク溶接装置は、上記に加えて、変換回路は、モータ駆動回路の出力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力をブラシレスモータの制御に適した電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力に基づいて前記ブラシレスモータを制御するドライバ回路とを備えたものである。

また、本発明のアーク溶接装置は、上記に加えて、ワイヤ送給装置は、変換回路と、ブラシレスモータと、モータ駆動回路とを有するものである。

また、本発明のアーク溶接装置は、上記に加えて、ワイヤ送給装置は、変換回路とブラシレスモータを有し、アーク溶接機は、モータ駆動回路を有するものである。

また、本発明の電気機器は、モータを有する電気機器であって、ブラシレスモータと、ブラシモータ用制御信号を入力してブラシレスモータ用制御信号に変換して前記ブラシレスモータに出力する変換回路と、を備えたものである。

また、本発明の電気機器は、上記に加えて、電気機器は、溶接用のワイヤを送給するワイヤ送給装置であり、ブラシレスモータは前記ワイヤを送給するためのものである。

また、本発明の電気機器は、上記に加えて、ブラシレスモータと変換回路とを一体構成としたものである。

また、本発明のモータユニットは、モータを備えた電気機器で使用されるモータユニットであって、ブラシレスモータと、ブラシモータ用制御信号を入力してブラシレスモータ用制御信号に変換して前記ブラシレスモータに出力する変換回路と、を有し、前記ブラシレスモータと前記変換回路とを一体構成としたものである。

また、本発明のモータユニットは、上記に加えて、モータユニットは、溶接用のワイヤを送給するワイヤ送給装置で使用され、ブラシレスモータは、前記ワイヤを送給するためのものである。

また、本発明のモータ交換方法は、取り付けられているモータをブラシモータ制御信号に基づいて制御する電気機器において、取り付けられているブラシモータをブラシレスモータユニットに交換する電気機器のモータ交換方法であって、前記ブラシレスモータユニットは、ブラシレスモータと、前記ブラシモータ用制御信号を入力してブラシレスモータ用制御信号に変換して前記ブラシレスモータに出力する変換回路とを有し、前記ブラシモータ制御信号を前記ブラシモータに与えるための前記ブラシモータに接続されたモータ制御線を前記ブラシモータから取り外すステップと、前記ブラシモータを前記ワイヤ送給装置から取り外すステップと、前記ブラシレスモータユニットを前記ワイヤ送給装置に取り付けるステップと、前記ブラシモータから取り外した前記モータ制御線を前記ブラシレスモータユニットに接続するステップと、を有するものである。

以上のように、本発明によれば、変換回路と一体にしたブラシレスモータをワイヤ送給装置に搭載することにより、容易に高速溶接や長寿命化を実現するアーク溶接装置を実現することができる。

本発明の実施の形態１におけるアーク溶接装置の概略構成を示す図本発明の実施の形態１における変換アダプタ回路搭載のブラシレスモータであるブラシレスモータユニットの概略構成を示す図本発明の実施の形態２におけるアーク溶接装置の概略構成を示す図ブラシモータを有する従来のアーク溶接装置の概略構成を示す図ブラシレスモータを有する従来のアーク溶接装置の概略構成を示す図

以下、本発明を実施するための形態について、図１から図３を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１と図２を用いて、本実施の形態のアーク溶接装置について説明する。図１は、アーク溶接装置の概略構成を示す図である。図２は、変換アダプタ回路搭載のブラシレスモータであるブラシレスモータユニットの概略構成を示す図である。

なお、本実施の形態では、電気機器の一例であるワイヤ送給装置に、ブラシモータが取り付けられて使用されていた状態から、このブラシモータを後述するブラシレスモータユニットに取り替えて使用する場合を例として説明する。

図１において、アーク溶接装置１０８は、アーク溶接機１０１とワイヤ送給装置１０５とを有している。アーク溶接機１０１とワイヤ送給装置１０５とは、制御ケーブル１０２で接続されている。ワイヤ送給装置１０５は、図示しないブラシモータを駆動することが可能な第１のモータ駆動回路１０３と、ブラシレスモータユニット１１０を有している。ブラシレスモータユニット１１０は、ブラシレスモータ１０７と変換アダプタ回路１０９とを有しており、ブラシレスモータ１０７と変換アダプタ回路１０９とを一体構成としたものである。

図２において、ブラシレスモータユニット１１０は、ブラシレスモータ１０７と変換アダプタ回路１０９とを有している。変換アダプタ回路１０９は、整流回路１１１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２と、ブレーキ回路１１３と、ドライバ回路１１４を有している。整流回路１１１は、第１のモータ駆動回路１０３の出力を整流する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２は、整流回路１１１の出力を変換する。ブレーキ回路１１３は、モータを安全かつ効率的に停止する。ドライバ回路１１４は、ブラシレスモータ１０７を駆動する。

以上のように構成されたアーク溶接装置１０８について、その動作を説明する。

アーク溶接機１０１は、制御ケーブル１０２を介して、ワイヤ送給装置１０５に対して駆動電圧を含むモータ駆動信号を出力する。このモータ駆動信号は、図示しないブラシモータを駆動していた第１のモータ駆動回路１０３に入力される。第１のモータ駆動回路１０３からは、ブラシモータ駆動用信号が出力される。このブラシモータ駆動用信号は、ブラシレスモータユニット１１０の変換アダプタ回路１０９に入力される。変換アダプタ回路１０９は、後述するようにしてブラシレスモータ１０７を駆動する。

変換アダプタ回路１０９は、以下の動作により、ブラシモータ駆動用信号をそのまま利用してブラシレスモータ１０７の駆動を行う。

ブラシモータ駆動用回路である第１のモータ駆動回路１０３は、ブラシモータ駆動用信号を出力する。このブラシモータ駆動信号を入力した変換アダプタ回路１０９において、整流回路１１１は、第１のモータ駆動回路１０３の出力を整流する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２は、整流回路１１１の出力を、ブラシレスモータ１０７を制御するために必要な電圧に変換する。ドライバ回路１１４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２の出力に基づいて、ブラシレスモータ１０７の駆動信号を出力する。ブレーキ回路１１３は、モータを安全かつ効率的に停止するためのものである。

このように、変換アダプタ回路１０９において、ブラシモータを駆動するためのブラシモータ駆動用信号を、ブラシレスモータ１０７の駆動が可能なブラシレスモータ駆動用信号に変換する。これにより、ブラシモータ駆動用信号をそのまま利用して、ブラシレスモータ１０７を駆動することができる。すなわち、ブラシモータ駆動用回路である第１のモータ駆動回路１０３をそのまま利用して、ブラシレスモータ１０７を駆動することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、アーク溶接機１０１と第１のモータ駆動回路１０３とが、汎用性の高いブラシモータ用のままであっても、ブラシモータのみを、変換アダプタ回路１０９を搭載したブラシレスモータ１０７であるブラシレスモータユニット１１０に取り替えることで、その他の構成を変更することなく、容易に、高速溶接や高溶着溶接の実現と、ワイヤ送給装置１０５に使用するモータの長寿命化を実現することができる。また、ブラシレスモータ１０７の汎用性が高まり、使用される数も増加することから、コストも安価となる。

ここで、ワイヤ送給装置１０５に図示しないブラシモータが取り付けられて使用されていた状態から、このブラシモータをブラシレスモータユニット１１０に取り替えて使用する状態とするモータの交換方法の手順について説明する。

モータの交換方法は、第１のモータ駆動回路１０３から出力されたブラシモータ制御信号を図示しないブラシモータに与えるためにブラシモータに接続されたモータ制御線をブラシモータから取り外すステップと、ブラシモータをワイヤ送給装置１０５から取り外すステップと、ブラシレスモータユニット１１０をワイヤ送給装置１０５に取り付けるステップと、ブラシモータから取り外したモータ制御線をブラシレスモータユニット１１０に接続するステップと、を有する。

このように、本実施の形態によれば、容易にブラシモータをブラシレスモータユニット１１０に交換することができ、第１のモータ駆動回路１０３等その他の構成をなんら変更することなく、ブラシレスモータユニット１１０、すなわち、ブラシレスモータ１０７を使用することが可能となる。すなわち、ブラシモータ１０４の代替としてそのままブラシレスモータ１０７を使用することが可能となり、高速溶接や長寿命化を実現することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態において、実施の形態１と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１と異なるのは、第１のモータ駆動回路１０３を、ワイヤ送給装置１０５にではなく、アーク溶接機１０１に設けた点である。

本実施の形態によれば、モータ駆動回路を搭載しないワイヤ送給装置にも適用が可能となり、治具用やロボット用などへの展開も可能とすることができる。

本発明の消耗電極式のアーク溶接装置は、容易かつ安価で高速溶接、高溶着溶接およびモータの長寿命化を実現するとともに、従来との接続互換による従来装置のアップグレードが可能であり、消耗電極式のアーク溶接装置として産業上有用である。

１０１アーク溶接機
１０２制御ケーブル
１０３第１のモータ駆動回路
１０４ブラシモータ
１０５ワイヤ送給装置
１０６第２のモータ駆動回路
１０７ブラシレスモータ
１０８アーク溶接装置
１０９変換アダプタ回路
１１０ブラシレスモータユニット
１１１整流回路
１１２ＤＣ−ＤＣコンバータ
１１３ブレーキ回路
１１４ドライバ回路

Claims

アーク溶接機とワイヤ送給装置とを有するアーク溶接装置であって、
ワイヤを送給するためのブラシレスモータと、
ブラシモータ用制御信号を出力するモータ駆動回路と、
前記モータ駆動回路が出力した前記ブラシモータ用制御信号をブラシレスモータ用制御信号に変換して前記ブラシレスモータに出力する変換回路と、
を備えたアーク溶接装置。
ブラシレスモータと変換回路とを一体構成とした請求項１記載のアーク溶接装置。
変換回路は、モータ駆動回路の出力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力をブラシレスモータの制御に適した電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力に基づいて前記ブラシレスモータを制御するドライバ回路とを備えた請求項１または２記載のアーク溶接装置。
ワイヤ送給装置は、変換回路と、ブラシレスモータと、モータ駆動回路とを有する請求項１から３のいずれか１項に記載のアーク溶接装置。
ワイヤ送給装置は、変換回路とブラシレスモータを有し、アーク溶接機は、モータ駆動回路を有する請求項１から３のいずれか１項に記載のアーク溶接装置。
モータを有する電気機器であって、
ブラシレスモータと、
ブラシモータ用制御信号を入力してブラシレスモータ用制御信号に変換して前記ブラシレスモータに出力する変換回路と、
を備えた電気機器。
電気機器は、溶接用のワイヤを送給するワイヤ送給装置であり、ブラシレスモータは前記ワイヤを送給するためのものである請求項６記載の電気機器。
ブラシレスモータと変換回路とを一体構成とした請求項６または７記載の電気機器。
モータを備えた電気機器で使用されるモータユニットであって、
ブラシレスモータと、
ブラシモータ用制御信号を入力してブラシレスモータ用制御信号に変換して前記ブラシレスモータに出力する変換回路と、を有し、
前記ブラシレスモータと前記変換回路とを一体構成としたモータユニット。
モータユニットは、溶接用のワイヤを送給するワイヤ送給装置で使用され、ブラシレスモータは、前記ワイヤを送給するためのものである請求項９記載のモータユニット。
取り付けられているモータをブラシモータ制御信号に基づいて制御する電気機器において、取り付けられているブラシモータをブラシレスモータユニットに交換する電気機器のモータ交換方法であって、
前記ブラシレスモータユニットは、ブラシレスモータと、前記ブラシモータ用制御信号を入力してブラシレスモータ用制御信号に変換して前記ブラシレスモータに出力する変換回路とを有し、
前記ブラシモータ制御信号を前記ブラシモータに与えるための前記ブラシモータに接続されたモータ制御線を前記ブラシモータから取り外すステップと、
前記ブラシモータを前記ワイヤ送給装置から取り外すステップと、
前記ブラシレスモータユニットを前記ワイヤ送給装置に取り付けるステップと、
前記ブラシモータから取り外した前記モータ制御線を前記ブラシレスモータユニットに接続するステップと、
を有する電気機器のモータ交換方法。