JP2023086239A

JP2023086239A - アーク溶接電源

Info

Publication number: JP2023086239A
Application number: JP2021200616A
Authority: JP
Inventors: 春菜下新原; Haruna Shimonihara
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2021-12-10
Filing date: 2021-12-10
Publication date: 2023-06-22

Abstract

【課題】アーク長を直接設定することができ、かつ、その設定を簡易化することができるアーク溶接電源を提供すること。【解決手段】溶接電流設定信号Ｉｒを出力する溶接電流設定部ＩＲと、溶接電流設定信号Ｉｒを入力として溶接電圧設定信号Ｖｒを出力する溶接電圧設定部ＶＲと、を備え、溶接電圧設定信号Ｖｒに基づいて溶接電圧Ｖｗを制御するアーク溶接電源において、溶接電流設定信号Ｉｒを入力としてアーク長設定信号Ｌｒを出力するアーク長設定部ＬＲと、をさらに備え、溶接電圧設定部ＶＲはアーク長設定信号Ｌｒを入力として予め定めた第１電圧変換関数によって溶接電圧設定信号Ｖｒを出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、溶接ワイヤを送給して行うアーク溶接において、溶接条件設定を簡易化することができるアーク溶接電源に関するものである。

消耗電極アーク溶接電源では、主に溶接電流及び溶接電圧を設定して溶接を行う。溶接電流の設定によって溶接ワイヤの送給速度が制御される。溶接電圧の設定によって溶接電圧が制御される。溶接電圧の設定は、アーク長が適正値になるように設定される。

溶接電流の設定に応じてアーク長が適正値となる溶接電圧の設定が異なる。溶接電圧の設定を簡易化するために、溶接電流の設定に応じてアーク長が適正値となる溶接電圧の設定を自動的に設定する一元調整制御が慣用されている。しかし、継手形状、給電チップ・母材間距離、溶接速度等の種々の溶接施工条件において、高品質の溶接を行うために、アーク長を直接設定したいと言う要望がある。特許文献１の発明では、アーク長を設定し、アーク長の検出値と等しくなるように溶接電圧の設定を制御している。

特許文献１の発明によって、アーク長を直接設定することができる。しかしながら、溶接電流の設定によって適正なアーク長が異なるために、アーク長の設定に手間がかかるという問題がある。

特開平５－８４５７２号公報

そこで、本発明では、アーク長を直接設定することができ、かつ、その設定を簡易化することができるアーク溶接電源を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
溶接電流設定信号を出力する溶接電流設定部と、
前記溶接電流設定信号を入力として溶接電圧設定信号を出力する溶接電圧設定部と、を備え、
前記溶接電圧設定信号に基づいて溶接電圧を制御するアーク溶接電源において、
前記溶接電流設定信号を入力としてアーク長設定信号を出力するアーク長設定部をさらに備え、
前記溶接電圧設定部は前記アーク長設定信号を入力として予め定めた第１電圧変換関数によって前記溶接電圧設定信号を出力する、
ことを特徴とするアーク溶接電源である。

請求項２の発明は、
アーク長微調整信号を出力するアーク長微調整部と、
前記アーク長設定信号及び前記アーク長微調整信号を入力として両値を加算してアーク長制御設定信号を出力するアーク長制御設定部と、をさらに備え、
前記溶接電圧設定部は前記アーク長制御設定信号を入力として前記第１電圧変換関数によって前記溶接電圧設定信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接電源である。

請求項３の発明は、
前記溶接電圧設定部は前記溶接電流設定信号及び前記アーク長制御設定信号を入力として、予め定めた第２電圧変換関数によって前記溶接電圧設定信号を出力する、
ことを特徴とする請求項２に記載のアーク溶接電源である。

本発明に係るアーク溶接電源によれば、アーク長を直接設定することができ、かつ、その設定を簡易化することができる。

本発明の実施の形態に係るアーク溶接電源のブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るアーク溶接電源のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。

溶接電流設定回路ＩＲは、予め定めた溶接電流設定信号Ｉｒを出力する。

送給速度設定回路Ｆｒは、上記の溶接電流設定信号Ｉｒを入力として、予め定めた電流・送給速度変換関数によって送給速度設定信号Ｆｒを出力する。

アーク長設定回路ＬＲは、上記の溶接電流設定信号Ｉｒを入力として、予め定めた電流・アーク長変換関数によってアーク長設定信号Ｌｒを出力する。アーク長設定信号Ｌｒの設定範囲は１～６mm程度である。

アーク長微調整回路ＤＲは、予め定めたアーク長微調整信号Ｄｒを出力する。アーク長微調整信号Ｄｒの設定範囲は±３mm程度である。

アーク長制御設定回路ＬＣＲは、上記のアーク長設定信号Ｌｒ及び上記のアーク長微調整信号Ｄｒを入力として、両値を加算して、アーク長制御設定信号Ｌcrを出力する。アーク長制御設定信号Ｌcrの値は、加算地が１mm未満のときは１mmとなり、８mm以上のときは８mmとなる。

溶接電圧設定回路ＶＲは、上記の溶接電流設定信号Ｉｒ、上記のアーク長設定信号Ｌｒ及び上記のアーク長制御設定信号Ｌcrを入力として、以下の１）～３）から一つの処理を選択して行い、溶接電圧設定信号Ｖｒを出力する。
１）アーク長設定信号Ｌｒを入力とする予め定めた第１電圧変換関数Ｖｒ＝ｆ１（Ｌｒ）によって溶接電圧設定信号Ｖｒを算出する。
２）アーク長制御設定信号Ｌcrを入力とする上記の第１電圧変換関数Ｖｒ＝ｆ１（Ｌcr）によって溶接電圧設定信号Ｖｒを算出する。
３）溶接電流設定信号Ｉｒ及びアーク長制御設定信号Ｌcrを入力とする予め定めた第２電圧変換関数Ｖｒ＝ｆ（Ｉｒ，Ｌcr）によって溶接電圧設定信号Ｖｒを算出する。

溶接電源ＰＳは、上記の溶接電圧設定信号Ｖｒ及び上記の送給速度設定信号Ｆｒを入力として、３相２００Ｖ等の商用交流電源（図示は省略）を入力としてインバータ制御等の出力制御を行い、溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力し、送給機ＷＭに送給制御信号Ｆｃを出力する。溶接電源ＰＳは定電圧制御されているので、溶接電圧Ｖｗは、溶接電圧設定信号Ｖｒの値に制御される。溶接電源ＰＳは、溶接ワイヤ１の送給速度Ｆｗが上記の送給速度設定信号Ｆｒによって定まる値となるように、送給制御信号Ｆｃを出力する。

送給機ＷＭは、送給モータを備えており、上記の送給制御信号Ｆｃを入力として、溶接ワイヤ１を溶接トーチ４内を通して母材２に送給する。

溶接トーチ４は、溶接ワイヤ１を母材２に導くと共に、給電チップ（図示は省略）を介して溶接ワイヤ１に給電する。

ロボット本体ＲＭは、溶接トーチ４を把持しており、ロボット制御装置ＲＣからの動作制御信号Ｒｃに従って動作制御される。

ロボット制御装置ＲＣは、予め教示された作業プログラムに基づいてロボット本体ＲＭを動作させるための動作制御信号Ｒｃを出力する。

以下、本実施の形態に係るアーク溶接電源の作用効果について説明する。

本実施の形態に係るアーク溶接電源によれば、溶接電流設定信号を出力する溶接電流設定部と、溶接電流設定信号を入力として溶接電圧設定信号を出力する溶接電圧設定部と、を備え、溶接電圧設定信号に基づいて溶接電圧を制御するアーク溶接電源において、溶接電流設定信号を入力としてアーク長設定信号を出力するアーク長設定部と、をさらに備え、溶接電圧設定部はアーク長設定信号を入力として予め定めた第１電圧変換関数によって溶接電圧設定信号を出力する。アーク長設定部では、溶接電流設定信号に対する適正なアーク長設定信号が出力されるように予め設定されている。例えば、溶接電流設定信号＝１００Ａのときはアーク長設定信号＝２mmとなり、溶接電流設定信号＝２００Ａのときはアーク長設定信号＝２．５mmとなり、溶接電流設定信号＝３００Ａのときはアーク長設定信号＝３mmとなる。また、第１電圧変換関数は、以下のような実験を行い回帰式を算出して定義される。
１）溶接電流設定信号を設定する。
２）アーク長設定部によってアーク長設定信号が出力される。
３）溶接を行い、アーク長がアーク長設定信号の値と等しくなる溶接電圧設定信号の適正値を求める。
４）溶接電流設定信号の値を変えながら上記の１）～３）を複数回繰り返す。
５）アーク長設定信号に対する溶接電圧設定信号の適正値との回帰式を算出する。
このようにすれば、溶接電流設定信号を設定するだけで適正なアーク長設定信号が出力される。さらに、アーク長設定信号に対する適正な溶接電圧設定信号が出力されて、溶接電源の溶接電圧が制御される。このために、本実施の形態に係るアーク溶接電源では、アーク長を直接設定することができ、かつ、その設定を簡易化することができるので、種々な溶接条件において高品質な溶接を行うことができる。

さらに好ましくは、本実施の形態によれば、アーク長微調整信号を出力するアーク長微調整部と、アーク長設定信号及びアーク長微調整信号を入力として両値を加算してアーク長制御設定信号を出力するアーク長制御設定部と、をさらに備え、溶接電圧設定部はアーク長制御設定信号を入力として第１電圧変換関数によって溶接電圧設定信号を出力する。このようにすると、溶接電流設定信号に対するアーク長設定信号の微調整を行うことができる。このために、種々の溶接条件に対応して、アーク長の微調整を行うことができるので、さらに高品質の溶接を行うことができる。

さらに好ましくは、本実施の形態によれば、溶接電圧設定部は溶接電流設定信号及びアーク長制御設定信号を入力として、予め定めた第２電圧変換関数によって溶接電圧設定信号を出力する。第２電圧変換関数は、以下のような実験を行い回帰式を算出して定義される。
１）溶接電流設定信号を設定する。
２）複数のアーク長設定信号の値で溶接を行い、アーク長がアーク長設定信号の値と等しくなる溶接電圧設定信号の値を求める。
３）アーク長設定信号に対する溶接電圧設定信号の値との回帰式を算出する。
４）溶接電流設定信号の値を複数回変えながら、上記の２）及び３）の処理を繰り返す。
５）上記によって溶接電流設定信号の値ごとの回帰式が算出される。回帰式は、例えば５０Ａごとに算出される。回帰式を使用するときは、溶接電流設定信号の値が回帰式の電流値と近いものを使用する。
溶接電流値ごとに同一のアーク長をとなる溶接電圧値は少し異なる。このように、溶接電流値ごとに回帰式を定義すると、設定されたアーク長になるように溶接電圧を精密に設定することができる。この結果、さらに高品質の溶接を行うことができる。

1 溶接ワイヤ
2 母材
3 アーク
4 溶接トーチ
ＤＲアーク長微調整回路
Ｄｒアーク長微調整信号
Ｆｃ送給制御信号
ＦＲ送給速度設定回路
Ｆｒ送給速度設定信号
ＦＷ送給速度
ＩＲ溶接電流設定回路
Ｉｒ溶接電流設定信号
Ｉｗ溶接電流
ＬＣＲアーク長制御設定回路
Ｌcr アーク長制御設定信号
ＬＲアーク長設定回路
Ｌｒアーク長設定信号
ＰＳ溶接電源
ＲＣロボット制御装置
Ｒｃ動作制御信号
ＲＭロボット本体
ＶＲ溶接電圧設定回路
Ｖｒ溶接電圧設定信号
Ｖｗ溶接電圧
ＷＭ送給機

Claims

溶接電流設定信号を出力する溶接電流設定部と、
前記溶接電流設定信号を入力として溶接電圧設定信号を出力する溶接電圧設定部と、を備え、
前記溶接電圧設定信号に基づいて溶接電圧を制御するアーク溶接電源において、
前記溶接電流設定信号を入力としてアーク長設定信号を出力するアーク長設定部をさらに備え、
前記溶接電圧設定部は前記アーク長設定信号を入力として予め定めた第１電圧変換関数によって前記溶接電圧設定信号を出力する、
ことを特徴とするアーク溶接電源。
アーク長微調整信号を出力するアーク長微調整部と、
前記アーク長設定信号及び前記アーク長微調整信号を入力として両値を加算してアーク長制御設定信号を出力するアーク長制御設定部と、をさらに備え、
前記溶接電圧設定部は前記アーク長制御設定信号を入力として前記第１電圧変換関数によって前記溶接電圧設定信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接電源。
前記溶接電圧設定部は前記溶接電流設定信号及び前記アーク長制御設定信号を入力として、予め定めた第２電圧変換関数によって前記溶接電圧設定信号を出力する、
ことを特徴とする請求項２に記載のアーク溶接電源。