JP2021049548A - 送給制御装置、ワイヤ送給システム、および、溶接システム - Google Patents

Abstract

【課題】送給速度の急変時にも追従することができ、かつ、全体構成を簡略化できる送給制御装置、ワイヤ送給システム、および溶接システムを提供する。
【解決手段】送給モータ２１１を有し、速度指令Ｓ₁に基づいて溶接ワイヤＢの送給速度を制御するように、送給モータ２１１の回転速度が制御される送給部２１と、送給モータ３１１を有し、送給部２１による溶接ワイヤＢの送給を補助する送給部３１とを備える溶接システムＡ１において、送給部３１を制御する送給制御装置（制御部３２）であって、速度指令Ｓ₁に基づいて、送給モータ３１１の回転速度を制御する速度制御部３２１と、送給モータ３１１のトルクを制御するトルク制御部３２２と、速度指令Ｓ₁が変化する変化期間には、速度制御部３２１による制御とし、速度指令Ｓ₁が変化しない不変期間には、トルク制御部３２２による制御とする切替部３２３とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、送給モータによってワイヤを送給する送給部を制御する送給制御装置、当該送給制御装置を備えたワイヤ送給システム、および、当該ワイヤ送給システムを備えた溶接システムに関する。

消耗電極型の溶接システムにおいて、電極として用いられる溶接ワイヤは、ワイヤ送給装置によって、溶接トーチの先端に送給される。ワイヤ送給装置は、設定された溶接電流に応じた送給速度で、溶接ワイヤを送給する。ワイヤ送給装置がワイヤ供給源から離れている場合、溶接ワイヤの送給抵抗が増大するので、溶接ワイヤは滑らかに送給されにくくなる。この問題を解決するために、ワイヤ送給装置とワイヤ供給源との間に、さらにワイヤ送給装置を追加したワイヤ送給システムが開発されている。追加されたワイヤ送給装置が溶接ワイヤを送り出すことで、溶接ワイヤの送給抵抗が減少する。２つのワイヤ送給装置を区別するために、本明細書では、指令された送給速度で溶接ワイヤを送給するための送給の中心になるワイヤ送給装置をメイン送給装置と記載し、メイン送給装置による送給を補助して、送給抵抗を減少させるために追加されたワイヤ送給装置をアシスト送給装置と記載する。

メイン送給装置は、内蔵する送給モータの回転速度を制御することで、溶接ワイヤの送給速度を制御する速度制御を行う。一方、アシスト送給装置は、内蔵する送給モータのトルクを制御するトルク制御を行う。特許文献１には、このようなワイヤ送給システムが開示されている。また、送給モータのトルクをトルクコントローラによって変換して出力することでトルク制御を行うアシスト送給装置もある。

特開昭５８−１２２１８１号公報

これらの場合、アシスト送給装置は、トルク制御を行うので、溶接ワイヤの送給速度が急激に変化するときに追従できない。したがって、メイン送給装置とアシスト送給装置とで送給速度に差が生じて、送給負荷が増加する。一方、送給速度の急変時に追従できるように、アシスト送給装置も速度制御を行うようにしたワイヤ送給システムも開発されている。しかし、この場合、メイン送給装置とアシスト送給装置とでワイヤ送給量を同期させるためのワイヤバッファが必要になるので、溶接システム全体の構成が複雑になり、また、コストが増加する。

本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、送給速度の急変時にも追従することができ、かつ、全体構成を簡略化できる送給制御装置、ワイヤ送給システム、および溶接システムを提供することをその目的としている。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面によって提供される送給制御装置は、第１送給モータを有し、速度指令に基づいて溶接ワイヤの送給速度を制御するように、前記第１送給モータの回転速度が制御される第１送給部と、第２送給モータを有し、前記第１送給部による前記溶接ワイヤの送給を補助する第２送給部とを備えるワイヤ送給システムにおいて、前記第２送給部を制御する送給制御装置であって、前記速度指令に基づいて、前記第２送給モータの回転速度を制御する速度制御部と、前記第２送給モータのトルクを制御するトルク制御部と、前記速度指令が変化する変化期間には、前記速度制御部による制御とし、前記速度指令が変化しない不変期間には、前記トルク制御部による制御とする切替部と、を備えている。なお、「変化期間」は、当該期間の間、常に送給速度が変化する場合に限定されるものではなく、当該期間の間に送給速度が変化しない期間が含まれていてもよい。例えば、短い間隔で送給速度が変化する期間と変化しない期間とが交互に繰り返される（階段状に送給速度が変化する）ような期間も、変化期間と言える。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記切替部は、前記変化期間のうち前記速度指令の変化率の絶対値が所定値以上である第１変化期間には、前記速度制御部による制御とし、前記変化率の絶対値が前記所定値未満である第２変化期間には、前記速度制御部による制御とせずに、前記トルク制御部による制御とする。本発明の好ましい実施の形態においては、前記第２送給部は、前記第１送給部に前記溶接ワイヤを送り出す。

本発明の第２の側面によって提供されるワイヤ送給システムは、本発明の第１の側面によって提供される送給制御装置と、前記第１送給部と、前記第２送給部とを備えている。本発明の第３の側面によって提供される溶接システムは、溶接トーチと、前記溶接トーチに電力を供給する溶接電源装置と、前記溶接トーチに前記溶接ワイヤを送給する、本発明の第２の側面によって提供されるワイヤ送給システムとを備えている。

本発明によると、切替部は、速度指令が変化する変化期間には、第２送給モータの制御を速度制御とする。したがって、第２送給部は、送給速度の変化に追従することができる。また、切替部は、変化期間以外の速度指令が変化しない不変期間には第２送給モータの制御をトルク制御とする。したがって、第１送給部と第２送給部とでワイヤ送給量を同期させるためのワイヤバッファは、不要である。よって、全体構成が簡略化され、また、コストの増加が抑制される。

第１実施形態に係る溶接システムの全体構成を示すブロック図である。 図１に示す溶接システムにおけるアシスト送給装置のワイヤ送給制御処理を説明するためのフローチャートである。 図１に示す溶接システムにおけるワイヤ送給状態の一例を示すタイミングチャートである。 第１実施形態に係る溶接システムの変形例におけるワイヤ送給状態の一例を示すタイミングチャートである。 第２実施形態に係る溶接システムの全体構成を示すブロック図である。 第３実施形態に係る溶接システムの全体構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る溶接システムＡ１を説明するための図であり、溶接システムＡ１の全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、溶接システムＡ１は、溶接電源装置１、メイン送給装置２、アシスト送給装置３、ワイヤ供給源４、および溶接トーチ５を備えている。溶接トーチ５は、ワイヤ供給源４からアシスト送給装置３およびメイン送給装置２を介して、溶接ワイヤＢを送給される。溶接電源装置１は、溶接トーチ５の先端から突出された溶接ワイヤＢの先端と図示しない被加工物との間にアークを発生させるための電力を供給する。溶接システムＡ１は、当該アークの熱で被加工物の溶接を行う。なお、図１においては、溶接ワイヤＢを送給するための構成を中心に記載しており、電力を供給するための構成や、シールドガスを供給するための構成、通信のための構成などの記載を省略している。溶接電源装置１とメイン送給装置２およびアシスト送給装置３との通信方法は限定されず、通信線によって通信を行ってもよいし、無線通信によって通信を行ってもよい。また、電力線を用いた電力線搬送通信であってもよい。

本実施形態では、溶接ワイヤＢの送給経路には、溶接ワイヤＢを送給するための構成として、送給部２１（メイン送給装置２）と送給部３１（アシスト送給装置３）の２個の送給装置が配置されている。送給部２１は、溶接ワイヤＢを送給方向（溶接ワイヤＢが進行する方向）に送り出す。また、送給部３１は、送給部２１より送給方向とは反対側、すなわち、送給部２１とワイヤ供給源４との間に配置され、溶接ワイヤＢを送給部２１に送り出す。溶接システムＡ１が、本発明の「ワイヤ送給システム」に相当する。

溶接電源装置１は、アーク溶接のための電力を溶接トーチ５に供給するものである。溶接電源装置１は、電力系統から入力される三相交流電力をアーク溶接に適した溶接電力に変換して出力する。また、溶接電源装置１は、溶接システムＡ１全体の制御を行う。例えば、溶接電源装置１は、溶接電力の制御、溶接ワイヤＢの送給制御、およびシールドガスの供給制御を行う。

溶接電源装置１は、制御部１１を備えている。制御部１１は、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されており、溶接電源装置１および溶接システムＡ１を制御する。制御部１１は、設定された溶接条件に応じて電力を出力するように、図示しないインバータ回路を制御する。また、制御部１１は、メイン送給装置２およびアシスト送給装置３を制御することで、溶接ワイヤＢの送給を制御する。具体的には、制御部１１は、メイン送給装置２に、溶接ワイヤＢの送給速度を指令する速度指令Ｓ₁を送信する。メイン送給装置２は、受信した速度指令Ｓ₁に基づいて、溶接ワイヤＢの送給速度を制御する。また、制御部１１は、アシスト送給装置３に、速度指令Ｓ₁と、速度指令Ｓ₁の変化の開始を知らせる速度変化開始信号Ｓ₂と、速度指令Ｓ₁の変化の終了を知らせる速度変化終了信号Ｓ₃とを送信する。アシスト送給装置３は、受信した速度指令Ｓ₁、速度変化開始信号Ｓ₂、および速度変化終了信号Ｓ₃に基づいて、制御を行う。本実施形態では、制御部１１は、速度指令Ｓ₁に基づいて、速度変化開始信号Ｓ₂および速度変化終了信号Ｓ₃を生成する。なお、速度変化開始信号Ｓ₂および速度変化終了信号Ｓ₃の生成方法は限定されない。制御部１１は、例えば、溶接開始信号、溶接終了信号、アーク検出信号、および溶接条件変更信号などに基づいて、速度変化開始信号Ｓ₂および速度変化終了信号Ｓ₃を生成してもよい。

ワイヤ供給源４は、溶接ワイヤＢを供給するものであり、例えば、溶接ワイヤＢが巻回されたワイヤリールである。なお、ワイヤ供給源４は、ワイヤリールに限定されない。

メイン送給装置２は、溶接ワイヤＢの送給を行うものであり、溶接ワイヤＢを溶接トーチ５に送り出す。メイン送給装置２は、送給部２１、制御部２２、および速度検出部２３を備えている。

送給部２１は、制御部２２より入力される駆動信号に基づいて駆動され、溶接ワイヤＢを送給する構成である。送給部２１は、送給モータ２１１、送給ロール２１２および加圧ロール２１３を備えている。送給部２１が、本発明の「第１送給部」に相当する。送給モータ２１１は、溶接ワイヤＢを送給するための駆動力を発生させるものである。送給モータ２１１は、制御部２２から入力される駆動信号によって駆動される。送給モータ２１１が、本発明の「第１送給モータ」に相当する。送給ロール２１２は、送給モータ２１１の回転軸に取り付けられており、送給モータ２１１で発生するトルクが伝達されて回転する。なお、送給ロール２１２は、送給モータ２１１の回転軸に直接取り付けられているものに限定されない。１個以上のギヤにより、送給モータ２１１のトルクを送給ロール２１２に伝達させ、送給ロール２１２を回転させる構成であってもよい。溶接ワイヤＢは送給ロール２１２に接触しており、送給モータ２１１のトルクが溶接ワイヤＢを送り出す接線力に変換される。したがって、送給モータ２１１が駆動することで、溶接ワイヤＢが送り出される。加圧ロール２１３は、溶接ワイヤＢを挟んで、送給ロール２１２に対向するように配置されており、溶接ワイヤＢを送給ロール２１２側に加圧する。これにより、溶接ワイヤＢは、送給ロール２１２の回転に応じて送給される。

速度検出部２３は、送給モータ２１１の回転速度を検出するためのものであり、例えばエンコーダである。速度検出部２３は、送給モータ２１１の回転速度に応じたパルス信号を生成して、制御部２２に出力する。なお、回転速度の検出方法は限定されない。

制御部２２は、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されており、メイン送給装置２を制御する。制御部２２は、溶接電源装置１の制御部１１からの指令に基づいて、送給部２１を駆動させることで溶接ワイヤＢの送給を行う。制御部２２は、溶接電源装置１の制御部１１より受信した速度指令Ｓ₁に基づいて駆動信号を生成し、送給部２１の送給モータ２１１に出力する。具体的には、制御部２２は、速度検出部２３より入力されるパルス信号から送給モータ２１１の回転速度を検出する。そして、制御部２２は、検出した送給モータ２１１の回転速度が速度指令Ｓ₁に応じた回転速度に一致するように駆動信号を調整して、フィードバック制御を行う。

アシスト送給装置３は、メイン送給装置２による溶接ワイヤＢの送給を補助するものであり、溶接ワイヤＢをメイン送給装置２に送り出す。アシスト送給装置３は、溶接ワイヤＢを送り出すことで、メイン送給装置２での溶接ワイヤＢの送給抵抗を減少させる。アシスト送給装置３は、送給部３１、制御部３２、速度検出部３３、およびトルク検出部３４を備えている。

送給部３１は、制御部３２より入力される駆動信号に基づいて駆動され、溶接ワイヤＢを送給する構成である。送給部３１は、送給モータ３１１、送給ロール３１２および加圧ロール３１３を備えている。送給部３１が、本発明の「第２送給部」に相当する。送給モータ３１１は、溶接ワイヤＢを送給するための駆動力を発生させるものである。送給モータ３１１は、制御部３２（後述する駆動部３２４）によって駆動される。送給モータ３１１が、本発明の「第２送給モータ」に相当する。送給ロール３１２および加圧ロール３１３は、送給ロール２１２および加圧ロール２１３と同様のものである。

速度検出部３３は、送給モータ３１１の回転速度を検出するためのものであり、例えばエンコーダである。速度検出部３３は、送給モータ３１１の回転速度に応じたパルス信号を生成して、制御部３２に出力する。なお、回転速度の検出方法は限定されない。

トルク検出部３４は、送給モータ３１１のトルクを検出するためのものであり、例えば送給モータ３１１を流れる電流を検出する電流センサである。送給モータ３１１のトルクは送給モータ３１１を流れる電流に比例するので、電流を検出することでトルクを検出することができる。トルク検出部３４は、送給モータ３１１のトルクに応じた電流を制御部３２に出力する。なお、トルクの検出方法は限定されない。

制御部３２は、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されており、アシスト送給装置３を制御する。制御部３２は、溶接電源装置１の制御部１１からの指令に基づいて、送給部３１を駆動させることで、溶接ワイヤＢの送給行う。制御部３２は、速度制御部３２１、トルク制御部３２２、切替部３２３、および駆動部３２４を備えている。

速度制御部３２１は、速度検出部３３より入力されるパルス信号から送給モータ３１１の回転速度を検出する。そして、速度制御部３２１は、検出した送給モータ３１１の回転速度を速度指令Ｓ₁に応じた回転速度に制御するための速度制御信号を生成し、切替部３２３に出力する。

トルク制御部３２２は、トルク検出部３４より入力される電流から送給モータ３１１のトルクを検出する。そして、トルク制御部３２２は、検出した送給モータ３１１のトルクを所定のトルクに制御するためのトルク制御信号を生成し、切替部３２３に出力する。

切替部３２３は、速度制御部３２１から入力される速度制御信号と、トルク制御部３２２から入力されるトルク制御信号とを切り替えて、駆動部３２４に出力する。切替部３２３は、速度変化開始信号Ｓ₂が入力されてから速度変化終了信号Ｓ₃が入力されるまでの期間、すなわち、速度指令Ｓ₁が変化する期間（以下では、「変化期間」とする）には、速度制御部３２１から入力される速度制御信号を駆動部３２４に出力する。一方、速度変化終了信号Ｓ₃が入力されてから速度変化開始信号Ｓ₂が入力されるまでの期間、すなわち、速度指令Ｓ₁が変化しない期間（以下では、「不変期間」とする）には、トルク制御部３２２から入力されるトルク制御信号を駆動部３２４に出力する。

駆動部３２４は、送給部３１の駆動を制御して、溶接ワイヤＢの送給を制御する。駆動部３２４は、切替部３２３から入力される信号に基づいて駆動信号を生成し、送給部３１の送給モータ３１１に出力する。

制御部３２は、変化期間には、駆動部３２４が速度制御信号に基づいて駆動信号を生成するので、速度制御を行う。一方、制御部３２は、不変期間には、駆動部３２４がトルク制御信号に基づいて駆動信号を生成するので、トルク制御を行う。制御部３２が、本発明の「送給制御装置」に相当する。

図２は、アシスト送給装置３の制御部３２が行うワイヤ送給制御処理を説明するためのフローチャートである。ワイヤ送給制御処理は、溶接電源装置１の制御部１１から速度指令Ｓ₁を受信したときに開始される。

まず、制御部３２は、速度変化開始信号Ｓ₂を受信したか否かを判別する（Ｓ１）。速度変化開始信号Ｓ₂を受信した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、制御部３２は、速度制御を行う（Ｓ２）。次に、制御部３２は、速度変化終了信号Ｓ₃を受信したか否かを判別する（Ｓ３）。速度変化終了信号Ｓ₃を受信していない場合（Ｓ３：ＮＯ）、ステップＳ２に戻る。一方、速度変化終了信号Ｓ₃を受信した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ステップＳ４に進む。つまり、制御部３２は、速度変化開始信号Ｓ₂を受信した後は、速度変化終了信号Ｓ₃を受信するまで、速度制御を行う。

ステップＳ１において速度変化開始信号Ｓ₂を受信していない場合（Ｓ１：ＮＯ）、または、ステップＳ３において速度変化終了信号Ｓ₃を受信した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、制御部３２は、トルク制御を行う（Ｓ４）。次に、制御部３２は、速度指令Ｓ₁が「０」になったか否かを判別する（Ｓ５）。速度指令Ｓ₁が「０」になった場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ワイヤ送給制御処理は終了する。速度指令Ｓ₁が「０」になっていない場合（Ｓ５：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。つまり、制御部３２は、速度変化開始信号Ｓ₂を受信するか、速度指令Ｓ₁が「０」になるまで、トルク制御を行う。

なお、図２のフローチャートに示す処理は一例であって、制御部３２が行うワイヤ送給制御処理は上述したものに限定されない。

図３は、溶接システムＡ１におけるワイヤ送給状態の一例を示すタイミングチャートである。図３（ａ）は、溶接電源装置１が出力する溶接電流の設定値である設定電流を示している。図３（ｂ）は、溶接電源装置１から送信される速度指令Ｓ₁の時間変化を示している。図３（ｃ）は、速度指令Ｓ₁の変化率の絶対値を示している。図３（ｄ）は、溶接電源装置１から送信される速度変化開始信号Ｓ₂を示し、図３（ｅ）は、溶接電源装置１から送信される速度変化終了信号Ｓ₃を示している。図３（ｆ）は、メイン送給装置２の送給モータ２１１の回転速度の時間変化を示している。図３（ｇ）は、アシスト送給装置３での送給制御の状態の時間変化を示している。図３（ｈ）は、アシスト送給装置３の送給モータ３１１の回転速度の時間変化を示している。

図３では、一般的なアーク溶接における溶接ワイヤＢの送給を示している。時刻ｔ０で溶接が開始され、時刻ｔ０〜ｔ２の期間は、スタート期間を示している。当該スタート期間では、まず、時刻ｔ０に、溶接ワイヤＢの送給速度がゼロから比較的低速のスローダウン速度に変化する。これにより、溶接ワイヤＢの先端が溶接トーチ５の先端からゆっくり突出し、被加工物に接触する。時刻ｔ１において、短絡により電流が流れて溶接ワイヤＢの先端が溶融して溶滴移行によりアークが発生する。アークが発生した後は、送給速度は、スローダウン速度から設定電流に応じた所定の送給速度まで上昇する。時刻ｔ２で所定の送給速度に達した後は、所定の送給速度が継続される。次に、時刻ｔ３で設定電流が切り替えられたことで、設定電流が変更されている。このとき、送給速度も変更される。送給速度の変更は、時刻ｔ３〜ｔ４の期間に行われている。時刻ｔ４で所定の送給速度に達した後は、所定の送給速度が継続される。そして、時刻ｔ５で溶接が停止され、時刻ｔ５〜ｔ６の期間で、送給速度がゼロまで下降している。スタート期間のうちアーク発生以降の時刻ｔ１〜ｔ２の期間、設定電流変更時の時刻ｔ３〜ｔ４の期間、および、溶接終了時の時刻ｔ５〜ｔ６の期間が、速度指令Ｓ₁が変化する変化期間である。また、スタート期間のうちアーク発生までの時刻ｔ０〜ｔ１の期間、時刻ｔ２〜ｔ３の期間、および、時刻ｔ４〜ｔ５の期間が、速度指令Ｓ₁が変化しない不変期間である。

時刻ｔ０において、溶接が開始されると、溶接電源装置１は、メイン送給装置２およびアシスト送給装置３に、速度指令Ｓ₁の送信を開始する。このときの速度指令Ｓ₁は、スローダウン速度になっている（図３（ｂ）参照）。メイン送給装置２は、受信した速度指令Ｓ₁に基づいて、送給モータ２１１の速度制御を行う。これにより、送給モータ２１１の回転速度は、速度指令Ｓ₁に応じた速度になっている（図３（ｆ）参照）。メイン送給装置２は、常に、速度指令Ｓ₁に基づいて送給モータ２１１の速度制御を行うので、時刻ｔ０〜ｔ６の間、送給モータ２１１の回転速度は、速度指令Ｓ₁に応じた速度になっている（図３（ｆ）参照）。アークが発生した時刻ｔ１において、速度指令Ｓ₁が変化を開始するので（図３（ｂ）参照）、溶接電源装置１は、アシスト送給装置３に、速度指令Ｓ₁の変化の開始を知らせる速度変化開始信号Ｓ₂を送信する（図３（ｄ）参照）。アシスト送給装置３は、速度変化開始信号Ｓ₂を受信したことで、送給モータ３１１の制御を速度制御に切り替えて（図３（ｇ）参照）、受信した速度指令Ｓ₁に基づいて、送給モータ３１１の速度制御を行う。これにより、送給モータ３１１の回転速度は、速度指令Ｓ₁に応じた速度になっている（図３（ｈ）参照）。

時刻ｔ２において、速度指令Ｓ₁の変化が終了すると、溶接電源装置１は、アシスト送給装置３に、速度指令Ｓ₁の変化の終了を知らせる速度変化終了信号Ｓ₃を送信する（図３（ｅ）参照）。アシスト送給装置３は、速度変化終了信号Ｓ₃を受信したことで、送給モータ３１１の制御をトルク制御に切り替えて（図３（ｇ）参照）、送給モータ３１１のトルク制御を行う。速度指令Ｓ₁が変化しないので、送給モータ３１１はトルク制御されて、回転速度は変化していない（図３（ｈ）参照）。

時刻ｔ３において、設定電流が変更されて（図３（ａ）参照）、速度指令Ｓ₁の変化が開始されると、溶接電源装置１は、アシスト送給装置３に、速度変化開始信号Ｓ₂を送信する（図３（ｄ）参照）。アシスト送給装置３は、送給モータ３１１の制御を速度制御に切り替える（図３（ｇ）参照）。これにより、送給モータ３１１の回転速度は、速度指令Ｓ₁に応じた速度になっている（図３（ｈ）参照）。時刻ｔ４において、速度指令Ｓ₁の変化が終了すると、溶接電源装置１は、アシスト送給装置３に、速度変化終了信号Ｓ₃を送信する（図３（ｅ）参照）。アシスト送給装置３は、送給モータ３１１の制御をトルク制御に切り替える（図３（ｇ）参照）。速度指令Ｓ₁が変化しないので、送給モータ３１１はトルク制御されて、回転速度は変化していない（図３（ｈ）参照）。

時刻ｔ５において、溶接が停止されて、速度指令Ｓ₁の変化が開始されると、溶接電源装置１は、アシスト送給装置３に、速度変化開始信号Ｓ₂を送信する（図３（ｄ）参照）。アシスト送給装置３は、送給モータ３１１の制御を速度制御に切り替える（図３（ｇ）参照）。これにより、送給モータ３１１の回転速度は、速度指令Ｓ₁に応じた速度になっている（図３（ｈ）参照）。時刻ｔ６において、速度指令Ｓ₁の変化が終了すると、溶接電源装置１は、アシスト送給装置３に、速度変化終了信号Ｓ₃を送信する（図３（ｅ）参照）。

以上のように、スタート期間のうちアーク発生以降の時刻ｔ１〜ｔ２の期間、設定電流変更時の時刻ｔ３〜ｔ４の期間、および、溶接終了時の時刻ｔ５〜ｔ６の期間である変化期間においては、アシスト送給装置３は、送給モータ３１１の速度制御を行っている。また、スタート期間のうちアーク発生までの時刻ｔ０〜ｔ１の期間、時刻ｔ２〜ｔ３の期間、および、時刻ｔ４〜ｔ５の期間である不変期間においては、アシスト送給装置３は、送給モータ３１１のトルク制御を行っている。

次に、溶接システムＡ１の作用効果について説明する。

本実施形態によると、アシスト送給装置３の制御部３２は、速度指令Ｓ₁が変化する変化期間には、速度制御部３２１が生成した速度制御信号に基づく駆動信号を、送給部３１の送給モータ３１１に出力する。これにより、制御部３２は、送給モータ３１１の回転速度を制御する。したがって、アシスト送給装置３は、送給速度の急変時にも追従することができる。また、制御部３２は、速度指令Ｓ₁が変化しない不変期間には、トルク制御部３２２が生成したトルク制御信号に基づく駆動信号を、送給部３１の送給モータ３１１に出力する。これにより、制御部３２は、送給モータ３１１のトルクを制御する。変化期間は、不変期間と比較すると、著しく短い時間である。したがって、変化期間で速度制御が行われたとしても、不変期間でトルク制御が行われるので、メイン送給装置２とアシスト送給装置３との間でワイヤ送給量を同期させるためのワイヤバッファは、不要である。よって、全体構成が簡略化され、また、コストの増加が抑制される。

また、本実施形態によると、切替部３２３は、溶接電源装置１から入力される速度変化開始信号Ｓ₂および速度変化終了信号Ｓ₃に基づいて、速度制御信号とトルク制御信号とを切り替える。したがって、切替部３２３は、速度制御信号とトルク制御信号とを、速度指令Ｓ₁に応じて遅滞なく切り替えることができる。また、本実施形態によると、アシスト送給装置３は、メイン送給装置２とワイヤ供給源４との間に配置されて、溶接ワイヤＢをメイン送給装置２に送り出している。したがって、メイン送給装置２とワイヤ供給源４との距離を長くすることができる。

なお、本実施形態においては、速度変化開始信号Ｓ₂と速度変化終了信号Ｓ₃とを別々の信号としているが、これに限られない。例えば、制御部１１は、速度変化開始信号Ｓ₂および速度変化終了信号Ｓ₃の代わりに、変化期間にハイレベルになり、不変期間にローレベルになる速度変化信号Ｓ₄を生成してもよい。この場合、切替部３２３は、速度変化信号Ｓ₄がローレベルからハイレベルに立ち上がるタイミングで、駆動部３２４に出力する信号を速度制御信号に切り替え、速度変化信号Ｓ₄がハイレベルからローレベルに立ち下がるタイミングで、駆動部３２４に出力する信号をトルク制御信号に切り替えればよい。また、変化期間の時間（速度変化が継続する時間）があらかじめ設定されている場合、制御部１１は、速度変化終了信号Ｓ₃を生成しなくてもよい。例えば、スタート期間においてスローダウン速度から設定電流に応じた所定の送給速度まで上昇させるための変化期間、設定電流が切り替えられたときの変化期間、および、溶接が停止されたときの変化期間の時間は、あらかじめ設定されている。切替部３２３は、駆動部３２４に出力する信号を速度制御信号に切り替えた後、これらの設定された時間が経過したときに、駆動部３２４に出力する信号をトルク制御信号に切り替えてもよい。

〔変形例〕
溶接条件が切り替えられたときに設定電流が変更されるが、設定電流の変化量が小さい場合がある。この場合、変化期間における速度指令Ｓ₁の変化がなだらかであり、当該変化期間に速度制御に切り替える必要がない場合がある。速度指令Ｓ₁が変化する変化期間を、当該変化期間での単位時間当たりの速度変化量である変化率に応じて、変化率の絶対値が大きい第１変化期間と変化率の絶対値が小さい第２変化期間とに切り分けて、第２変化期間においては、トルク制御に切り替えることなく、速度制御を継続する構成としてもよい。具体的には、溶接電源装置１の制御部１１は、変化期間の変化率を算出し、算出した変化率の絶対値を所定値と比較することで、当該変化期間が第１変化期間か第２変化期間かを判別する。そして、制御部１１は、第２変化期間の場合、速度変化開始信号Ｓ₂および速度変化終了信号Ｓ₃を出力しない。

図４は、当該変形例におけるワイヤ送給状態の一例を示すタイミングチャートである。図４（ａ）〜（ｈ）は、それぞれ、図３（ａ）〜（ｈ）と同じものを示している。図４の例では、時刻ｔ３における溶接条件の変更での設定電流の変化量が小さかった場合を示している（図４（ａ）参照）。スタート期間のうちアーク発生以降の時刻ｔ１〜ｔ２および溶接終了時（時刻ｔ５〜ｔ６）の変化期間は変化率の絶対値が所定値以上だったので（図４（ｃ）参照）、溶接電源装置１（制御部１１）は、第１変化期間であると判断し、速度変化開始信号Ｓ₂および速度変化終了信号Ｓ₃を出力している（図４（ｄ）、（ｅ）参照）。したがって、これらの期間では、図３の例と同様に、アシスト送給装置３は、送給モータ３１１の速度制御を行っている（図４（ｇ）参照）。一方、溶接条件変更時（時刻ｔ３〜ｔ４）の変化期間は変化率の絶対値が所定値未満だったので（図４（ｃ）参照）、溶接電源装置１（制御部１１）は、第２変化期間であると判断し、速度変化開始信号Ｓ₂および速度変化終了信号Ｓ₃を出力しない（図４（ｄ）、（ｅ）参照）。したがって、当該期間では、アシスト送給装置３は、送給モータ３１１のトルク制御を継続している（図４（ｇ）参照）。

本変形例によると、速度指令Ｓ₁の変化がなだらかな変化期間に、必要ない速度制御に切り替わることを抑制することができる。なお、本変形例では、制御部１１が１個の変化期間を第１変化期間であるか第２変化期間であるか判断する場合について説明したが、これに限られない。例えば、１個の変化期間が、急激に変化する部分と緩やかに変化する部分とに分かれており、２段階で変化する場合、制御部１１は、急激に変化する期間を第１変化期間として、速度変化開始信号Ｓ₂および速度変化終了信号Ｓ₃を出力し、ゆるやかに変化する期間を第２変化期間として、速度変化開始信号Ｓ₂および速度変化終了信号Ｓ₃を出力しなくてもよい。この場合、アシスト送給装置３は、第１変化期間と判断された急激に変化する期間の開始時に速度変化開始信号Ｓ₂が入力されて、速度制御に切り替る。そして、第２変化期間と判断されたゆるやかに変化する期間の開始時（第１変化期間の終了時）に速度変化終了信号Ｓ₃が入力されて、トルク制御に切り替る。したがって、変化期間のうち急激に変化する期間だけ、アシスト送給装置３を速度制御に切り替えることができる。

〔第２実施形態〕
図５は、第２実施形態に係る溶接システムＡ２を説明するための図であり、溶接システムＡ２の全体構成を示すブロック図である。同図において、溶接システムＡ１（図１参照）と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。本実施形態に係る溶接システムＡ２は、溶接電源装置１が速度変化開始信号Ｓ₂および速度変化終了信号Ｓ₃をアシスト送給装置３に出力せず、アシスト送給装置３が内部で生成する点で溶接システムＡ１と異なる。本実施形態に係る制御部３２は、変化検出部３２５をさらに備えている。変化検出部３２５は、溶接電源装置１から入力される速度指令Ｓ₁に基づいて、速度変化開始信号Ｓ₂および速度変化終了信号Ｓ₃を生成し、切替部３２３に出力する。

本実施形態においても、アシスト送給装置３の制御部３２は、変化期間には送給モータ３１１の回転速度を制御し、不変期間には送給モータ３１１のトルクを制御する。したがって、アシスト送給装置３は送給速度の急変時にも追従することができ、かつ、溶接システムＡ２の全体構成が簡略化され、コストの増加が抑制される。さらに、溶接電源装置１は、アシスト送給装置３に、速度変化開始信号Ｓ₂および速度変化終了信号Ｓ₃を送信する必要がない。したがって、溶接電源装置１による通信の負担が軽減される。

〔第３実施形態〕
図６は、第３実施形態に係る溶接システムＡ３を説明するための図であり、溶接システムＡ３の全体構成を示すブロック図である。同図において、溶接システムＡ１（図１参照）と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。本実施形態に係る溶接システムＡ３は、アシスト送給装置３の配置位置が溶接システムＡ１と異なる。本実施形態では、アシスト送給装置３がメイン送給装置２と溶接トーチ５との間に配置されている。つまり、アシスト送給装置３は、溶接ワイヤＢの送給方向における下流側（溶接トーチ側）に配置されており、メイン送給装置２によって送り出された溶接ワイヤＢを、溶接トーチ５に送り出す。

本実施形態においても、アシスト送給装置３の制御部３２は、変化期間には送給モータ３１１の回転速度を制御し、不変期間には送給モータ３１１のトルクを制御する。したがって、アシスト送給装置３は送給速度の急変時にも追従することができ、かつ、溶接システムＡ３の全体構成が簡略化され、コストの増加が抑制される。また、本実施形態によると、アシスト送給装置３は、メイン送給装置２と溶接トーチ５との間に配置されているので、メイン送給装置２と溶接トーチ５との距離を長くすることができる。なお、アシスト送給装置３は、溶接トーチ５の内部に組み込まれてもよい。

上記第１〜第３実施形態においては、制御部３２がアシスト送給装置３に内蔵されている場合について説明したが、これに限られない。制御部３２は、アシスト送給装置３とは別体の制御装置に内蔵されてもよい。また、制御部３２は、溶接電源装置１に内蔵されてもよい。制御部２２も同様である。

本発明に係る送給制御装置、ワイヤ送給システム、および、溶接システムは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る送給制御装置、ワイヤ送給システム、および、溶接システムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ１〜Ａ３：溶接システム、１：溶接電源装置、５：溶接トーチ、２１：送給部、２１１：送給モータ、３１：送給部、３１１：送給モータ、３２：制御部、３２１：速度制御部、３２２：トルク制御部、３２３：切替部

Claims (5)

1. 第１送給モータを有し、速度指令に基づいて溶接ワイヤの送給速度を制御するように、前記第１送給モータの回転速度が制御される第１送給部と、第２送給モータを有し、前記第１送給部による前記溶接ワイヤの送給を補助する第２送給部とを備えるワイヤ送給システムにおいて、前記第２送給部を制御する送給制御装置であって、
   前記速度指令に基づいて、前記第２送給モータの回転速度を制御する速度制御部と、
   前記第２送給モータのトルクを制御するトルク制御部と、
   前記速度指令が変化する変化期間には、前記速度制御部による制御とし、前記速度指令が変化しない不変期間には、前記トルク制御部による制御とする切替部と、
   を備えている送給制御装置。
2. 前記切替部は、前記変化期間のうち前記速度指令の変化率の絶対値が所定値以上である第１変化期間には、前記速度制御部による制御とし、前記変化率の絶対値が前記所定値未満である第２変化期間には、前記速度制御部による制御とせずに、前記トルク制御部による制御とする、
   請求項１に記載の送給制御装置。
3. 前記第２送給部は、前記第１送給部に前記溶接ワイヤを送り出す、
   請求項１または２に記載の送給制御装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の送給制御装置と、
   前記第１送給部と、
   前記第２送給部と、
   を備えているワイヤ送給システム。
5. 溶接トーチと、
   前記溶接トーチに電力を供給する溶接電源装置と、
   前記溶接トーチに前記溶接ワイヤを送給する、請求項４に記載のワイヤ送給システムと、
   を備えている溶接システム。

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