JP3288057B2 - 溶接用ワイヤ送給制御装置 - Google Patents

溶接用ワイヤ送給制御装置

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JP3288057B2
JP3288057B2 JP24842291A JP24842291A JP3288057B2 JP 3288057 B2 JP3288057 B2 JP 3288057B2 JP 24842291 A JP24842291 A JP 24842291A JP 24842291 A JP24842291 A JP 24842291A JP 3288057 B2 JP3288057 B2 JP 3288057B2
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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、消耗性電極または溶加
材として溶加ワイヤを送給するプッシュプル方式ワイヤ
送給制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】消耗性電極または溶加ワイヤを送給する
際、ことにワイヤがアルミニウムのように柔らかい材質
の場合、ワイヤの直径が例えば0.6mmなどと極めて
細い場合、あるいは溶接トーチとワイヤリールの側に置
いたワイヤ送給モータとをつなぐコンジットケーブルが
例えば10mにおよぶなど長い場合では、一般に用いら
れているワイヤリールの側に置いた1個のワイヤ送給モ
ータだけでは、ワイヤを送給するときワイヤが溶接部に
到達する途中で座屈して、ワイヤが送給できなくなる。
【0003】この様な事態に対して従来は図3に示すよ
うに、トーチ1の近くにワイヤ送給モータ2を配置し
て、一定速度でワイヤ7を送給するように制御し、ワイ
ヤリール3側に定トルク制御のモータ4を配置した構成
の、所謂、プッシュプル方式ワイヤ送給制御装置が採用
されている。なお、図中の5は送給モータ制御装置、6
はワイヤ7を溶接トーチに案内するコンジットケーブル
である。
【0004】また、多関節溶接ロボットのアーム先端に
トーチ1を保持して溶接するときには、多くの場合図4
に示すように、ロボット8の途中のアーム9にワイヤ送
給モータ4(プッシュモータ)を搭載して、トーチ1と
プッシュモータ4との間のコンジットケーブル6を短く
するように図っている。なお、図中の11はロボット8
から離れた位置に置いたワイヤリール3を保持するスタ
ンド、12はロボットアーム9上のプッシュモータ4か
らワイヤリール3の間でワイヤ7を案内するコンジット
ケーブルである。
【0005】しかし、そのようにしておいても、溶接す
るためにロボットの先端アーム10を自在に、かつ急速
に動かすと、コンジットケーブル6は激しく屈曲し、そ
れに対応してワイヤ7がコンジットケーブル6内におい
て引っ張られたり緩んだりするので、トーチ1の先端か
ら送り出されるワイヤ7の送給速度が変動し、また、屈
曲するコンジットケーブル6内でのワイヤ送給抵抗も変
化する。
【0006】そこで、先端アーム10に取り付けられた
トーチ1にプルモータ2を組込み、定速度送給すること
が考えられる。しかし、溶接作業の邪魔になるので、先
端アーム10には、大型で大容量のモータは配置できな
い。 このプッシュプル方式で、トーチ1側のモータ2
を小型にするに適した制御方式として、例えば特公昭6
2−36789号公報が知られている。
【0007】この制御方式では、トーチ1側の小容量の
プルモータ2は速度制御を行なっており、そのプルモー
タ2の電機子電流に比例したトルク値で大容量のプッシ
ュモータ4を駆動制御している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この制御方式
を急速に動く多関節型溶接ロボット8に適用すると、コ
ンジットケーブル6の屈曲によって生じるワイヤ送給経
路の長さの変化は例えば10cm以内の比較的小さい値
であるが、それによって生じる負荷変化、または屈曲に
よってコンジットケーブル6とワイヤ7の接触状態が変
化することによる送給抵抗変化によって生じるプルモー
タ2にかかる負荷変化は相当大きい。
【0009】従って、コンジットケーブル6内でのワイ
ヤ7の経路が少し変化してもプルモータ2のトルクは大
きく変わるので、それに対応してプッシュモータ4のト
ルクが大きく変わり、プッシュモータ4の速度が大きく
変化することになり、結果的には、送給経路の僅かな変
化に対してしばしばプッシュモータ4側のワイヤ送給が
過剰応答を生じる。その結果、ハンチング現象を生じて
いるプッシュモータ4に小容量、小型のプルモータ2が
引っ張られて、定速度送給ができなくなったり、またア
ルミニウムなどの柔らかいワイヤを送給しているときに
は、プッシュモータ4でワイヤ7を押し出し過ぎて座屈
するなどの不都合を生じる。
【0010】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解消し、柔らかい材質でもワイヤが座屈することな
く、一定速度でワイヤを送給することができる溶接用ワ
イヤ送給制御装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、溶接トーチ側に配置して定速度制御され
て消耗電極または溶加ワイヤを引っ張った状態に保つプ
ルモータと、そのプルモータのモータ電流を検出するモ
ータ電流検出手段と、ワイヤリール側に配置され前記消
耗電極または溶加ワイヤをプルモータ側に送給するプッ
シュモータと、そのプッシュモータの速度を制御するプ
ッシュモータ速度制御手段と、軽負荷状態でプルモータ
が稼動しているときのプルモータのモータ電流とプッシ
ュモータによる消耗電極または溶加ワイヤの送給速度と
の関係を求めておき、プルモータのモータ電流に相当す
ワイヤ送給速度の補償信号を出力する補償信号発生手
段とを備え、記モータ電流検出手段によりプルモータ
のモータ電流の変化を検出すると、その変化に対応した
の補償信号を補償信号発生手段から出力して、前記プ
ッシュモータ速度制御手段でプッシュモータの送給速度
を増減することを特徴とするものである。
【0012】
【作用】もともとプルモータとほぼ同じ速度でワイヤを
送給するプッシュモータの速度を、プルモータの負荷変
動をプルモータの電流で検知し、その結果に基づいて少
量変化させる。この少量の速度調整によつてコンジット
ケーブル内のワイヤ送給経路長さの変化、屈曲による送
給抵抗変化を十分に補うので、プッシュモータはハンチ
ングを生じることなく、小型、小容量のプルモータの定
速度制御が行なわれる。そのため、動作信頼性の高い溶
接用ワイヤ送給制御装置を提供することができる。
【0013】
【実施例】次に本発明の実施例を図とともに説明する。
図1は実施例に係る溶接用ワイヤ送給制御装置の回路構
成図である。
【0014】この実施例では、直径1.2mmのアルミ
ニウム合金を用いてMIG溶接する多関節ロボットの例
を示している。
【0015】図中のM1はトーチ側に配置した定速度で
ワイヤ送給する小型、小容量のプルモータ2、M2は多
関節ロボットの途中のアームに配置したプッシュモータ
4、13は速度計、14はワイヤ送給速度指令器、15
は積分器、16はモータ駆動回路、17は速度計、18
は積分器、19はモータ駆動回路、20は抵抗、21は
補償信号発生器である。
【0016】前記プルモータ2には速度計13が取り付
けられており、その出力信号V1を減算、ワイヤ送給速
度指令器14からのワイヤ送給速度指令信号Vwを加算
した結果を積分器15で積分する。その結果をモータ駆
動回路16に入力して、フィードバック制御によりプル
モータ2を定速度制御している。このようにしてプルモ
ータ2は、ワイヤ送給速度指令信号Vwに対応した一定
速度に精度良く保持される。
【0017】一方、プッシュモータ4も速度計17が取
り付けられており、その出力信号V2を減算、ワイヤ送
給速度指令器14からのワイヤ送給速度指令信号Vwを
加算した結果を積分器18で積分する。その結果をモー
タ駆動回路19に入力して、フィードバック制御により
プッシュモータ4を定速度制御している。
【0018】これと同時に、積分器18には抵抗20で
検出されたプルモータ2のモータ電流(電機子電流)に
比例した信号Imが加算されるとともに、補償信号発生
器21からの補償信号Icが減算されて、積分器18に
入力される。
【0019】前記補償信号Icは、考え方としては軽負
荷状態でプルモータ2が稼動しているときのモータ電流
に相当するもので、事前に次のようにして求めた値を、
補償信号発生器21から出力するように設定されてい
る。まず、プッシュモータ4の送給ローラを外し、曲が
りを比較的少なくした状態のコンジットケーブル6にワ
イヤ7がフリーな状態で入るようにし、プルモータ2な
らびにトーチ1を通るようにする。そしてプルモータ2
のみで定速度送給するときのワイヤ送給速度とプルモー
タ2のモータ電流との関係を求める。
【0020】図2中の曲線(a)はコンジットケーブル
6の曲がりを比較的少なくした状態、曲線(b)はコン
ジットケーブル6の曲がりを比較的大きくした状態、曲
線(c)はコンジットケーブル6も外し、ワイヤ7をフ
リーな状態でいきなりプルモータ2の送給ローラに入れ
て、トーチ1を通るようにした状態のワイヤ送給速度と
プルモータ2のモータ電流との関係を示す特性曲線であ
る。
【0021】なお、補償信号発生器21はマイクロコン
ピュータやデジタル記憶素子から構成され、前述の曲線
(a)と曲線(c)の値を参考にして、(d)のような
曲線を概略模擬した出力信号を形成している。
【0022】次にこのワイヤ送給制御装置の動作につい
て説明する。溶接作業時には、ワイヤ送給速度指令信号
Vwによって希望するワイヤ送給速度に設定する。しか
し、溶接ロボット8の動きによって、コンジットケーブ
ル6の中を通るワイヤ7の経路が変化するので、それに
伴いプルモータ2に掛かる負荷状態が変わり、プルモー
タ2のモータ電流が変化し、その変化に対応した分だけ
プッシュモータ4のワイヤ送給速度が増減する。
【0023】このようにして、プルモータ2の入口およ
びプルモータ2の近傍のコンジットケーブル6の中でワ
イヤ7は常に軽くプルモータ2によって引っ張られる状
態を保つようになるので、プルモータ2には定速度送給
を乱すほどの負荷は掛からず、そのためにトーチ出口ワ
イヤ送給速度が極めて安定した状態に保持できる。
【0024】また、プルモータ2のモータ電流の変化に
よるプッシュモータ4の速度調整幅は最大でも設定され
たワイヤ送給速度指令信号Vwの25%止まりになるよ
うに感度調整している。このためアルミニウムなどのよ
うな柔らかいワイヤを送給しても、また細いワイヤを送
給しても、プッシュモータ4がワイヤ7を送給し過ぎて
ワイヤ7が座屈するようなことはない。
【0025】前記実施例ではMIG溶接の場合について
説明したが、本発明はTIG溶接にも適用することがで
きる。
【0026】図5はTIG溶接に適用した場合の一部概
略図である。図中の31はトーチ、32はワイヤ、33
はプルモータ、34はTIGトーチ、35は母材、36
はTIG溶接電源、37は加熱電源である。
【0027】この実施例においてもてワイヤ32の送給
にプルモータ33とプッシッモータ(図示せず)が使用
され、それの速度制御は前記図1で説明したのと同様の
構成、動作になっているので、それらの説明は省略す
る。
【0028】なお、図1では電気回路的に構成した溶接
用ワイヤ送給制御装置について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、例えばマイクロコンピュ
ータを用いてワイヤの送給速度を制御することもでき
る。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、多関節溶接ロボット8
先端の溶接トーチ1に小型、小容量のプルモータ2を組
み込んでプッシュプル送給方式を構成することができ、
ロボット8の先端アーム10が激しく動いても、トーチ
先端からのワイヤ送給の速度を極めて安定に保持するこ
とが出来る。そのため、本発明をMIG溶接に適用した
場合にはアーク状態をより安定化することができる。ま
たホットワイヤTIG溶接では広い範囲の設定ワイヤ送
給速度が要求され、アーク状態安定のためにワイヤ送給
速度の高い安定性が要求されるが、本発明のワイヤ送給
速度制御装置を用いると、トーチ先端からのワイヤ送給
速度は極めて安定しているので、ホットワイヤTIG溶
接が十分に安定して実施できる。
【0030】また従来のプッシュプル送給方式のワイヤ
送給速度制御装置のように、プッシュモータがトルク制
御では、プッシュモータから見てワイヤリール側の負荷
状態の変化、例えばワイヤリールの重みや慣性、ワイヤ
リールまでのコンジットケーブルがプッシュモータの速
度に影響し、プルモータにまでその影響がおよぶことが
ある。しかし、本発明によれば十分に大きい容量のプッ
シュモータを速度制御するので、ワイヤリール側の負荷
状態がプルモータに影響をおよぶことがなく、動作信頼
性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る溶接用ワイヤ送給速度制
御装置の回路構成図である。
【図2】ワイヤ送給速度とプルモータ電流との関係を示
す特性図である。
【図3】従来のプッシュプル送給方式ワイヤ送給装置の
概略構成図である。
【図4】溶接用ワイヤ送給速度制御装置を搭載した溶接
ロボットの概略構成図である。
【図5】本発明をホットワイヤTIG溶接に適用した場
合を示す一部概略構成図である。
【符号の説明】
1 トーチ 2、M1、33 プルモータ 4、M2 プッシュモータ 5 送給制御装置 6 コンジットケーブル 7、32 ワイヤ 8 多関節ロボット 9 途中アーム 10 先端アーム 13 速度計 14 ワイヤ送給速度指令器 15 積分器 16 モータ駆動回路 17 速度計 18 積分器 19 モータ駆動回路 20 抵抗 21 補償信号発生器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 明賀 俊治 広島県呉市宝町3番36号 バブコツク日 立株式会社呉研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−163082(JP,A) 特開 昭60−187472(JP,A) 特開 昭61−46373(JP,A) 特開 平1−289571(JP,A) 特開 昭58−188565(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 9/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶接トーチ側に配置して定速度制御され
    て消耗電極または溶加ワイヤを引っ張った状態に保つプ
    ルモータと、 そのプルモータのモータ電流を検出するモータ電流検出
    手段と、 ワイヤリール側に配置され前記消耗電極または溶加ワイ
    ヤをプルモータ側に送給するプッシュモータと、 そのプッシュモータの速度を制御するプッシュモータ速
    度制御手段と、 軽負荷状態でプルモータが稼動しているときのプルモー
    タのモータ電流とプッシュモータによる消耗電極または
    溶加ワイヤの送給速度との関係を求めておき、プルモー
    タのモータ電流に相当するワイヤ送給速度の補償信号を
    出力する補償信号発生手段とを備え、 記モータ電流検出手段によりプルモータのモータ電流
    の変化を検出すると、その変化に対応した分の補償信号
    を補償信号発生手段から出力して、前記プッシュモータ
    速度制御手段でプッシュモータの送給速度を増減するこ
    とを特徴とする溶接用ワイヤ送給制御装置。
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JP6339783B2 (ja) * 2013-09-27 2018-06-06 株式会社ダイヘン ワイヤ送給装置
JP7342324B2 (ja) * 2019-09-25 2023-09-12 株式会社ダイヘン 送給制御装置、ワイヤ送給システム、および、溶接システム

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