JP3391175B2 - アーク溶接機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制御回路構成を簡
素化したアーク溶接機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のアーク溶接機は内部にＣＰＵ（中
央処理装置）を搭載して、溶接制御データとして溶接起
動信号、溶接電流設定値及び周辺装置の異常検出信号な
どを入力し、ピーク電流値やベース電流値などの溶接デ
ータを出力している。

【０００３】以下、パルスアーク溶接機について図５、
図６、図７を用いて説明する。パルスアーク溶接機と
は、設定された溶接電流値やパルス周波数などのデータ
から図５のようなピーク電流値１７、ベース電流値１８
及びパルス幅３０から成るパルス（方形波）状の溶接電
流を出力することにより溶接するもので、溶材である溶
接用ワイヤを送給媒体からパルスアーク溶接機に接続さ
れている溶接トーチに供給することにより、溶接するの
が一般的である。

【０００４】図６において、溶接起動信号１がＣＰＵ５
に入力されると、予め設定されている溶接電流設定値２
やパルス周波数３などの溶接制御データに応じてピーク
電流値１７、ベース電流値１８及びパルス周波数１９な
どの溶接データがそれぞれ第１のデータ記憶部９、第２
のデータ記憶部１０及び第３のデータ記憶部１１に出力
される。

【０００５】前記の各ポートを第１のデータ出力ポート
３５、第２の出力ポート３６及び第３の出力ポート３７
とすると、前記ピーク電流値１７、ベース電流値１８及
びパルス周波数１９は図７のように出力される。即ち、
第１のデータ出力ポート３５にピーク電流信号が一定時
間出力され、一定時間経過後第２の出力ポート３６にベ
ース電流信号が一定時間出力され、一定時間経過後第３
の出力ポート３７にパルス周波数信号が出力される。
（例えば、特開昭５７−１７５０７８号公報や特開昭５
７−１７７８８２号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、複数の溶接制御データに対してそれぞれ
データ出力ポートを同数個必要とするので、溶接制御デ
ータが増加すればするほどデータ出力ポートが増加し、
ノイズ対策用の光伝達素子も同様に増加し、そのため制
御回路が複雑になり、さらにコストも高くなるという問
題点があった。

【０００７】特に、近年のアーク溶接機はアークスター
ト時に高電圧を発生するものや、インバータ式のアーク
溶接機による高周波化により、自身の高周波ノイズに対
してアーク溶接機が故障することがある。そのため、発
生するノイズ対策用の光伝達素子の数が、コストと小型
化に影響する。

【０００８】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、制御回路を簡素化し、低コスト化を実現し
たアーク溶接機を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、入力手段と制御手段をＣＰＵ（中央処理装
置）で構成し、入力された複数の溶接制御信号を、制御
手段によって時分割処理して、溶接データとして順次出
力させたものである。そして、この時分割処理により溶
接制御データが増加しても、それに対応する制御手段の
データ出力ポートを増やすことなく対応できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、入力手段で入力した溶
接制御データを制御手段において、時分割処理して、溶
接データとして出力手段から出力するものである。前記
時分割処理とは、１つのデータ出力ポートからある一定
時間間隔で、データを順次出力させるもので、ＣＰＵ
（中央処理装置）によって制御され、データ出力ポート
部から出力される。その時分割処理された溶接データは
アドレス出力ポート部からのセレクト信号により、所定
のデータ記憶部に記憶される。

【００１１】また、アドレス出力ポートとデータ記憶部
およびデータ出力ポートとデータ記憶部の途中にはノイ
ズ対策手段を施し、ノイズによる制御手段の誤動作がな
いようにしている。さらに、溶接制御データや溶接デー
タを表示する機能を設け、その表示内容を選択できるよ
うになっている。

【００１２】（実施の形態）以下、従来の技術と同様パ
ルスアーク溶接機について、図１から図４を参照して説
明する。

【００１３】図１において、１は溶接起動信号で、パル
スアーク溶接機に接続されている溶接トーチから入力さ
れる。２は溶接電流設定値、３はパルス周波数で、パル
スアーク溶接機の外部パネルまたは外部機器から設定さ
れる溶接条件データである。４は異常検出信号で、パル
スアーク溶接機に供給される電源電圧がある一定値から
外れた場合や、溶接する供給材料である溶接ワイヤが被
溶接物と溶着した場合などのエラー時に入力されるデー
タである。以上を溶接制御データと呼ぶ。

【００１４】５はＣＰＵ（中央処理装置）で、種々の演
算、時分割処理を行う。６はデータ出力ポートで、ＣＰ
Ｕ５に含まれ、ＣＰＵ５のデータ出力を行う。７はアド
レス出力データで、前記データを下記のデータ記憶部に
割り付ける番地を出力する。

【００１５】８は光伝達素子で、ノイズ対策手段として
本実施の形態ではフォトカプラを使用している。前記デ
ータ出力ポート６と第１のデータ記憶部９、第２のデー
タ記憶部１０及び第３のデータ記憶部１１の各々の間
は、複数のデータバス１２で接続されている。そして、
前記アドレス出力ポート７と第１のデータ記憶部９、第
２のデータ記憶部１０、第３のデータ記憶部１１の各々
の間は、複数のアドレスバス１３で接続されており、前
記データバス１２、アドレスバス１３にはそれぞれフォ
トカプラ８が挿入接続されている。

【００１６】１４は第１のセレクト信号で、第１のデー
タ記憶部９を選択する。１５は第２のセレクト信号で、
第２のデータ記憶部１０を選択する。そして１６は第３
のセレクト信号で、第３のデータ記憶部１１を選択す
る。そしていずれも前記アドレス出力ポート７からのデ
ータで構成され、前記データ出力ポート６のデータを記
憶する第１のデータ記憶部９、第２のデータ記憶部１０
及び第３のデータ記憶部１１を選択するための信号であ
る。

【００１７】１７はピーク電流値で、第１のデータ記憶
部からの出力データ、１８はベース電流値で、第２の記
憶部からの出力データ、そして１９はパルス周波数で、
第３のデータ記憶部からの出力データで、これらを溶接
データと呼ぶ。

【００１８】２０は表示手段である７セグメント表示素
子で、選択手段であるモニタ選択部２１によって選択さ
れた溶接制御データまたは溶接データを文字や数字で表
示する。

【００１９】以上のように構成されたパルスアーク溶接
機について、以下その動作を説明する。

【００２０】図１において、溶接起動信号１がＣＰＵ５
に入力されると、設定されている溶接電流設定値２やパ
ルス周波数３の溶接制御データにより、前記ＣＰＵ５に
おいてピーク電流値１７やベース電流値１８などの溶接
データに変換される。ピーク電流値１７はＣＰＵ５のデ
ータ出力ポート６から出力され、ＣＰＵ５のアドレス出
力ポート７から出力されるアドレスデータと第１のセレ
クト信号１４により、フォトカプラ８を介して第１のデ
ータ記憶部９に記憶される。

【００２１】第１のセレクト信号１４、第２のセレクト
信号１５、第３のセレクト信号１６の各々は、アドレス
出力ポート７のデータを直接使っても、外部素子により
デコードして使ってもよい。

【００２２】ここで、前記データ出力ポート６とアドレ
ス出力ポート７から出力されるデータは図２のように時
分割処理されている。即ち、前記データ出力ポート６か
らデータバス１２にピーク電流値１７が出力されている
一定時間に、アドレス出力ポート７から前記ピーク電流
１７に対応した第１のセレクト信号１４が出力される。
そして前記セレクト信号１４により、ピーク電流値１７
は第１のデータ記憶部９に記憶される。図２のｔは、時
間経過を表わしている。

【００２３】また、ベース電流値１８とパルス周波数１
９も同様にして、それらに各々対応した第２のセレクト
信号１５と第３のセレクト信号１６により、各々第２の
データ記憶部１０と第３のデータ記憶部１１に記憶され
る。

【００２４】次に７セグメント表示素子２０はデータ出
力ポート６のデータバス１２とアドレスバス１３に接続
されており、溶接電流設定値２やパルス周波数３及び異
常検出信号４などの溶接制御データ並びに、ピーク電流
値１７やベース電流値１８及びパルス周波数１９などの
溶接データを表示することができる。

【００２５】図３（Ａ）は溶接制御データである溶接電
流設定値２が２１６Ａ（アンペア）の場合、図３（Ｂ）
は異常検出信号４がエラー１の場合を表示させたもので
ある。溶接電流設定値２の設定値や異常検出信号４の内
容が文字や数字により、一定時間間隔（ｔ秒）で表示さ
れる。この時間間隔は変更可能である。

【００２６】さらに、モニタ選択部２１からＣＰＵ５に
対し所定のデータを送ることで、前記ＣＰＵ５は前記デ
ータに応じて７セグメント表示素子２０に選択されたデ
ータを表示させることができる。

【００２７】図４は、時分割処理のフローチャート図で
ある。入力データである溶接制御データ数をＫ（整数）
とすると、まず初期値としてデータカウント用の整数Ｎ
を０と設定しておく。次に１回目の処理をするのでＮに
１を加算し、そのＮ番目のデータ記憶部に出力するデー
タを、データ出力ポート７に出力する。

【００２８】次に前記データが出力されている間に、ア
ドレス出力ポート７からＮ番目のセレクト信号を出力す
る。これで対応するデータ記憶部に前記データが記憶さ
れる。そして、データカウント数Ｎが溶接制御データ数
Ｋより小さい場合は上記一連の処理を繰り返し、等しい
か大きい場合は処理を終了する。

【００２９】本フローチャートは時分割処理のみを説明
するためのものであり、初期値をＮを１としてもよい
が、通常は他の処理もあり、より複雑な処理内容となっ
ている。

【００３０】以上のように本実施の形態によれば、まず
ＣＰＵ５のデータ出力ポート６からの出力を時分割処理
することにより、溶接電流設定値２などの溶接制御デー
タやピーク電流値１７などの溶接データが増加しても、
ＣＰＵ５のデータ出力ポート６とアドレス出力ポート７
やフォトカプラ８を増やす必要がなく、回路を複雑にし
てコストアップすることを防止できる。

【００３１】例えば、データ出力ポート６が８ビット
で、前記データ出力ポート６からの出力データが１０種
類ある場合は、８と１０を積算して８０個のフォトカプ
ラ８が必要である。そして出力データが増えるに従い、
データ出力ポート６を増やさなければならず、比例的に
フォトカプラ８も増えることになる。

【００３２】ところが本実施の形態では、データ出力ポ
ート６は１つでよく、どんなに出力データが増えてもデ
ータ出力ポート６が８ビットの場合はフォトカプラが８
個でよく、大変経済的である。また、フォトカプラ８の
数が増えないので、低コストで機能向上を実施でき、小
型化が図れる。

【００３３】また、表示手段である７セグメント表示素
子２０をデータバス１２上に接続することにより、パル
スアーク溶接機の溶接電流設定値２及び異常検出信号４
などの溶接制御データ並びにピーク電流値１７などの溶
接データの内容を、文字や数字で表示されるため、現在
の状況を容易に判断できる。

【００３４】特に、パルスアーク溶接機の異常時及び部
品の故障時には、異常検出信号４により、図３（Ｂ）の
ようにエラー表示するので、異常内容や部品の故障箇所
が容易に判断でき、迅速な対応ができる。

【００３５】さらに、モニタ選択部２１により、操作者
が７セグメント表示素子２０に表示させたいパルスアー
ク溶接機の内容を選択することができるため、その表示
内容によってより適切な対応が可能となる。

【００３６】なお、本実施の形態ではＣＰＵ５に内蔵さ
れたデータ出力ポート６やアドレス出力ポート７を使用
したが、外部素子の使用によっても同様の効果が得られ
る。

【００３７】また、フォトカプラ８は、フォトトランジ
スタなど他の光伝達素子を使用した場合でも同様であ
る。

【００３８】さらに、７セグメント表示素子２０のかわ
りに液晶表示やＬＥＤ素子を使用して表示してもよい。

【００３９】以上、パルスアーク溶接機について説明し
たが、他のアーク溶接機についても同様の効果が得られ
る。

【００４０】

【発明の効果】このように本発明によれば、入力したデ
ータを時分割処理して出力するようにしたため、アーク
溶接機の入力データが増えても、データ出力ポートやア
ドレス出力ポートを増やすことなく対応できる。

【００４１】また本発明の時分割処理は、従来より処理
速度は低下するが、アーク溶接機の制御には何ら問題は
ない。

【００４２】従って、高周波化されるアーク溶接機に対
して、制御手段を複雑にすることなく、またノイズ対策
用の光伝達素子であるフォトカプラも増やすことなく、
低コストで機能向上を図ることができる。

【００４３】また、データ出力ポートのデータバスに出
力されているデータ内容を７セグメント表示素子で確認
することができ、その表示内容をモニタ選択部で選択で
きるので、パルスアーク溶接機の種々のデータを確認す
ることができ、その表示内容により適切な対応ができる
ものである。

【００４４】特に、異常時及び部品の故障時に表示する
エラー表示は、作業者に対して異常・故障内容をよりわ
かり易くし、作業の効率を向上する。

【００４５】また、近年溶接性能を向上するため、複雑
な回路を構成するようになってきたアーク溶接機に対し
て、故障時にサービスマンが修理する時、エラー表示に
より、どの部品を交換すればよいか的確に判断できるた
め、短時間に対応できる。このため、溶接作業への影響
を極力小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるパルスアーク溶接
機のブロック図

【図２】本発明の実施の形態のパルスアーク溶接機にお
ける溶接データのタイミングチャート

【図３】本発明の実施の形態における７セグメント表示
素子の表示図

【図４】本発明の実施の形態におけるフローチャート

【図５】従来のパルスアーク溶接機のパルス波形図

【図６】従来のパルスアーク溶接機のブロック図

【図７】従来のパルスアーク溶接機における溶接データ
のタイミングチャート

【符号の説明】

１ 溶接起動信号 ２ 溶接電流設定値 ３ パルス周波数 ４ 異常検出信号 ５ ＣＰＵ（中央処理装置） ６ データ出力ポート ７ アドレス出力ポート ８ 光伝達素子（フォトカプラ） ９ 第１のデータ記憶部 １０ 第２のデータ記憶部 １１ 第３のデータ記憶部 １２ データバス １３ アドレスバス １４ 第１のセレクト信号 １５ 第２のセレクト信号 １６ 第３のセレクト信号 １７ ピーク電流値 １８ ベース電流値 １９ パルス周波数 ２０ ７セグメント表示素子 ２１ モニタ選択部 ３０ パルス幅 ３５ 第１のデータ出力ポート ３６ 第２のデータ出力ポート ３７ 第３のデータ出力ポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−68169（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−33069（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−17625（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/10 B23K 9/09

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接制御データを入力する入力手段と、
   前記溶接制御データを溶接データに変換し、前記溶接デ
   ータを時分割処理する制御手段と、前記制御手段で時分
   割処理された溶接データを出力する出力手段を備え、前
   記入力手段と制御手段はＣＰＵ（中央処理装置）で構成
   し、出力手段は複数のデータ記憶部を有し、前記ＣＰＵ
   はデータ出力ポートとアドレス出力ポートを有し、前記
   アドレス出力ポートから前記データ記憶部を選択するセ
   レクト信号を出力することを特徴とするアーク溶接機。
2. 【請求項２】 アドレス出力ポートとデータ記憶部及び
   データ出力ポートとデータ記憶部の途中に、ノイズ対策
   手段を設けた請求項１記載のアーク溶接機。
3. 【請求項３】 入力される溶接制御データや出力される
   溶接データを選択する選択手段と、選択されたデータを
   表示用電子部品により表示する表示手段とを備えた請求
   項１または２記載のアーク溶接機。