JP2682787B2 - 消耗電極式アーク溶接電源の出力制御装置 - Google Patents

消耗電極式アーク溶接電源の出力制御装置

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JP2682787B2 JP20545293A JP20545293A JP2682787B2 JP 2682787 B2 JP2682787 B2 JP 2682787B2 JP 20545293 A JP20545293 A JP 20545293A JP 20545293 A JP20545293 A JP 20545293A JP 2682787 B2 JP2682787 B2 JP 2682787B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接ワイヤを母材に向
けて送給しつつ溶接を実施する消耗電極式アーク溶接電
源の出力制御装置であって、特に出力電流設定値と出力
電流検出値との差信号により溶接ワイヤ送給速度を制御
し出力電流を略一定に維持する出力制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、消耗電極式アーク溶接機には、溶
接トーチと母材との間の距離の変動等の外乱に対しアー
クの安定性を確保するため、定速度ワイヤ送給方式と略
定電圧出力特性の溶接電源が用いられてきた。しかし、
従来のアーク溶接機では、原理上トーチと母材との間の
距離が大きくなると、出力電流値が低下し、逆に小さく
なると、出力電流値が上昇する等の問題点がある。これ
により、アークは不安定になる。このアークの安定性は
実用に耐え得るものの、溶接継手の品質上重要な要素で
ある溶け込み深さが均一にならないという難点がある。
【0003】一方、近年、出力電流の設定値と出力電流
の検出値との差信号を積分した信号により、ワイヤ送給
速度を決定し、出力電流を所定値に保持する技術(特公
平3−30468)が提案されている。本技術によれ
ば、ある一定の溶融特性のワイヤのみを使用する場合に
は、その溶融特性に合わせた積分値に設定することで、
十分な過渡応答を得ることができ、トーチと母材との間
の距離が急変しても、出力電流が所定値に復帰し、母材
への溶け込みも略一定に保つことが可能である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ワイヤ
径又はワイヤ材質を変更した場合には、溶融特性が異な
ったものとなる。このため、トーチ−母材間距離が急変
したとき、設定値を変更したとき、及び溶接開始時等
に、出力電流が所定値に整定するまでに長時間を要した
り、電流値が振動する等アークが不安定となったり、母
材への溶け込みが不均一になるという欠点が生じる。特
に、作業者が手でトーチをもって溶接を実施する半自動
溶接においては、手振れ又は母材形状の影響でトーチ−
母材間距離が不安定となることが避けられず、過渡状態
が連続的に発生するため、母材への溶け込みが不均一に
なりやすい。
【0005】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、手振れ又は母材形状の変化等の外乱が生じ
ても、アークが不安定とならず、母材への溶け込みも不
均一にならない消耗電極式アーク溶接電源の出力制御装
置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る消耗電極式
アーク溶接電源の出力制御装置は、溶接ワイヤを母材へ
向けて送給しつつ溶接する消耗電極式アーク溶接電源の
出力制御装置において、出力電流設定器と、出力電流検
出器と、前記出力電流設定器の設定値と前記出力電流検
出器の検出値との偏差を演算増幅する誤差増幅器と、前
記誤差増幅器の出力値によりワイヤ送給モータの回転数
を制御するワイヤ送給モータ駆動回路と、前記誤差増幅
器の増幅度及び位相遅れの少なくとも一方を切替える切
替手段とを有することを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明においては、予め、使用するワイヤの溶
融特性(ワイヤ径、ワイヤ材質)に合わせた誤差増幅定
数(増幅度又は位相遅れ)を誤差増幅器に設定してお
き、切替手段により、溶接に使用せんとするワイヤの径
又は材質等に合わせて、誤差増幅器の誤差増幅定数を切
り替える。これにより、最適な過渡応答特性とすること
ができ、トーチ−母材間距離が変化し、又は電流設定値
を急変させたときにも、出力電流値が電流設定値に迅速
に整定し、この結果、アークが安定し、溶込み深さも均
一にできる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例について添付の図面を
参照して具体的に説明する。図1は本発明の実施例に係
る消耗電極式アーク溶接電源の出力制御装置を示すブロ
ック図である。溶接電源1の正電源端子にはコンタクト
チップ2が接続されており、負電源端子には溶接母材4
が接続されている。溶接ワイヤ3はローラ6により送り
出され、コンタクトチップ2を挿通して、溶接母材4に
向けて送給される。ローラ6はモータ7により回転駆動
され、モータ7はモータドライバ8によりその回転が制
御される。このワイヤ送給モータドライバ8は誤差増幅
器10から出力されるワイヤ送給速度指令値Fに基づく
回転速度でモータ7を駆動する。これにより、溶接電源
1から出力された電流はチップ2からワイヤ3に通電さ
れ、ワイヤ3と母材4との間にアークが発生する。そし
て、溶接ワイヤ3はモータ7により駆動されたローラ6
により溶接母材4に向けて連続的に送給され、溶接され
る。
【0009】電流検出器5は溶接電源1と溶接母材4と
の間に流れている電流を検出し、この電流検出値IF
誤差増幅器10に出力する。また、電流設定器9は溶接
電流の設定値IRを設定するものであり、この電流設定
値IRを誤差増幅器10に出力する。誤差増幅器10は
溶接電流の設定値IRと検出値IFとの誤差を積分して増
幅し、この増幅された誤差を基にして設定値IRと検出
値IFとを一致させるためのワイヤ送給モータ7の回転
速度指令値Fを演算し、これをモータドライバ8に出力
する。
【0010】切替信号発生器11は作業者の操作によ
り、又は予め用意されたプログラムに基づき、切替信号
を発生し、この切替信号により誤差増幅器10はその増
幅度を切り替える。
【0011】図2はこの誤差増幅器10を具体的に示す
回路図である。溶接電流設定値IR及び溶接電流検出値
Fは夫々抵抗器R1及びR2を介していずれもオペア
ンプIC1の負端子に入力されている。このオペアンプ
IC1の正端子は接地されている。そして、オペアンプ
IC1の出力端子と負入力端子との間には、コンデンサ
C1が並列に接続されている。これらのオペアンプIC
1、抵抗器R1,R2及びコンデンサC1により積分器
Aが構成されている。この積分器Aにより、電流設定値
Rと電流検出値IFとの誤差が積分され、積分値として
誤差が出力される。
【0012】この積分値は増幅器Bに入力される。この
増幅器Bにおいては、積分器Aの積分値が抵抗器R3,
R4に入力され、抵抗器R3,R4の出力は夫々スイッ
チSW1,SW2を介してオペアンプIC2の負入力端
子に入力される。オペアンプIC2の正入力端子は接地
されており、負入力端子と出力端子との間には、抵抗器
R5が並列に接続されている。
【0013】一方、切替信号発生器11の切替信号C
は、増幅器BのスイッチSW2に入力され、また切替信
号CがインバータIC3により反転された反転信号がス
イッチSW1に入力されるようになっている。そして、
切替信号Cのレベルがハイ“H”の場合は、スイッチS
W2がオン、スイッチSW1がオフとなり、切替信号C
のレベルがロー“L”の場合は、スイッチSW1がオ
ン、スイッチSW2がオフとなる。これにより、増幅器
Bにおいては、切替信号Cが“H”である場合は、抵抗
器R4が回路に入り、抵抗値比R5/R4で決まる第1
の増幅度が得られ、切替信号Cが“L”である場合は、
抵抗器R3が回路に入り、抵抗値比R5/R3で決まる
第2の増幅度が得られる。
【0014】そして、例えば、第1の増幅度をワイヤ直
径が1.2mmの溶接ワイヤの溶融特性に合わせ、第2
の増幅度をワイヤ直径が1.6mmの溶接ワイヤの溶融
特性に合わせておき、信号Cをワイヤ径の切替信号と対
応させておくと、溶接するワイヤの直径に対応して適切
な増幅度に誤差増幅器10の増幅度が切り替わり、得ら
れた出力Fでワイヤ送給モータ7の速度制御を行うこと
ができる。これにより、そのワイヤ径に適したワイヤ送
給速度でワイヤを送給することができ、溶接電源1の出
力電流値を迅速にその設定値に安定させることができ
る。
【0015】また、第1の増幅度をアルミニウムの溶接
ワイヤの溶融特性に合わせたものとし、第2の増幅度を
軟鋼の溶接ワイヤの溶融特性に合わせたものとしてお
き、切替信号Cをワイヤ材質切替信号と対応させると、
ワイヤ材質に対応して適切な増幅度でワイヤ送給速度を
制御することが可能である。
【0016】このように、誤差の増幅度を適切なものと
してワイヤ送給速度を制御するので、アークが安定し、
母材への溶け込み深さを均一にすることができる。
【0017】上記実施例は、誤差増幅器10の切り替え
る誤差増幅定数として、増幅度を切り替えたものである
が、図3に示すように、誤差増幅定数として増幅度及び
位相遅れを切り替えてもよい。図3は比例積分器を示す
回路図であり、溶接電流設定値IR及び溶接電流検出値
Fは夫々抵抗器R1及びR2を介していずれもオペア
ンプIC4の負入力端子に入力される。また、このオペ
アンプIC4の正入力端子は接地されている。そして、
オペアンプIC4の負入力端子と出力端子との間には、
スイッチSW1、SW2が夫々並列に接続されている。
このスイッチSW1,SW2には夫々抵抗器RSW1,R
SW2が直列に接続され、スイッチSW1,SW2の並列
接続体とオペアンプIC4の負入力端子との間にはコン
デンサC2が接続されている。
【0018】このように構成された比例積分器におい
て、抵抗値が抵抗器RSW1の方が抵抗器RSW2よりも小さ
いとする。そうすると、切替信号CによりスイッチSW
2がオンとなった場合には、得られる出力Fは増幅度が
高くなる。
【0019】即ち、比例積分器の出力の特性は、増幅率
及び位相差が信号の周波数に依存するものである。即
ち、高周波側での周波数特性は増幅率が高く、位相差が
少ないものである。従って、切替信号Cを増幅率が高い
状態に切り替えた場合には、出力信号の位相差も小さく
なる。
【0020】なお、誤差増幅器の誤差増幅定数として、
位相遅れのみを切り替えるように構成することもでき
る。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
使用する溶接ワイヤの溶融特性等に対応して適切な誤差
増幅定数を容易に設定することができ、これにより、ト
ーチ−母材間距離が不安定な場合又は電流設定値を急変
させた場合等にも、溶接電源の出力電流を溶接電流設定
値に迅速に整定することができる。このため、本発明に
よれば、アークが安定し、溶け込み深さの不均一を防止
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る消耗電極式アーク溶接電
源の出力制御装置を示すブロック図である。
【図2】同じくその誤差増幅器の具体的構成を示す回路
図である。
【図3】誤差増幅器の変形例を示す回路図である。
【符号の説明】
1;溶接電源 2;コンタクトチップ 3;溶接ワイヤ 4;溶接母材 5;溶接電流検出器 7;モータ 8;モータドライバ 9;溶接電流設定器 10;誤差増幅器 11;切替信号発生器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋田 幸雄 愛知県豊橋市三弥町字中原1番地2 株 式会社神戸製鋼所豊橋FA・ロボットセ ンター内 (72)発明者 本間 正浩 愛知県豊橋市三弥町字中原1番地2 株 式会社神戸製鋼所豊橋FA・ロボットセ ンター内 (72)発明者 佐藤 英市 愛知県豊橋市三弥町字中原1番地2 株 式会社神戸製鋼所豊橋FA・ロボットセ ンター内 (56)参考文献 特開 平4−367371(JP,A) 特開 平7−314136(JP,A) 特開 昭60−177962(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶接ワイヤを母材へ向けて送給しつつ溶
    接する消耗電極式アーク溶接電源の出力制御装置におい
    て、出力電流設定器と、出力電流検出器と、前記出力電
    流設定器の設定値と前記出力電流検出器の検出値との偏
    差を演算増幅する誤差増幅器と、前記誤差増幅器の出力
    値によりワイヤ送給モータの回転数を制御するワイヤ送
    給モータ駆動回路と、前記誤差増幅器の増幅度及び位相
    遅れの少なくとも一方を切替える切替手段とを有するこ
    とを特徴とする消耗電極式アーク溶接電源の出力制御装
    置。
  2. 【請求項2】 前記切替手段がワイヤ径を切替えるワイ
    ヤ径切替スイッチに連動するものであることを特徴とす
    る請求項1に記載の消耗電極式アーク溶接電源の出力制
    御装置。
  3. 【請求項3】 前記切替手段がワイヤ材質を切替えるワ
    イヤ材質切替スイッチに連動するものであることを特徴
    とする請求項1に記載の消耗電極式アーク溶接電源の出
    力制御装置。
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