JP3696907B2

JP3696907B2 - Power supply for welding

Info

Publication number: JP3696907B2
Application number: JP26098294A
Authority: JP
Inventors: 晃新田; 利昭中俣; 敏郎上園; 耕作山口
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: JPH08103868A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、溶接用パワーケーブルの状態に応じた最適な溶接電流波形制御を行うことができる溶接用電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アーク溶接機を使用する場合、溶接用電源装置と溶接を行う場所とが離れていることが多く、両者の間を溶接用パワーケーブルで接続して溶接用電力を供給している。そして、この溶接用パワーケーブルの長さ、太さ又は布線状態は一定ではない。一方、所望の溶接性能を発揮するために、溶接用電源装置は、予め設定された条件又は溶接部の状態に対応して、出力電流波形を制御している。従って、溶接用パワーケーブルの状態が変化するとそのインダクタンスが変化するために出力電流波形に影響を及ぼし、十分な溶接性能を発揮できないことがある。
【０００３】
また、消耗電極式アーク溶接方法においては、電極と被溶接物との間で短絡が頻繁に発生し、この短絡が発生したときの出力電流を制御することによってスパッタを低減し、アークの安定性を向上することができる。このためには、負荷の短絡を遅滞無く検出することが要求される。
【０００４】
図１は、出願人が実開平３−８０３８０号で考案した従来の消耗電極式アーク溶接方法に使用する溶接用電源装置を示すブロック図である。同図において、Ｖ１は商用電源を整流した直流電源であり、Ｑは直流電源Ｖ１を高周波交流に変換するスイッチング回路で、Ｔは高周波交流を降圧する変圧器であり、Ｄは変圧器Ｔの出力を整流する整流回路である。Ｒ１は直流電源Ｖ１の内部抵抗であり、Ｌ１は直流リアクトルである。Ｒ２及びＬ２は、直流電源Ｖ１と負荷とを接続する溶接用パワーケーブルによって生じる抵抗及びインダクタンスをそれぞれ集中定数で示している。２１は電極であり、２２は被溶接物である。
【０００６】
７１は、出力端子電圧を検出する出力端子電圧検出器であって、出力端子電圧信号Ｖｏを出力する。Ｆは、出力端子電圧信号Ｖｏからリップル電圧を除去するフィルタであって、溶接電圧信号Ｖｔを出力する。２は、出力電流を検出する出力電流検出器であって、出力電流信号Ｉｗを出力する。３は、出力電流信号Ｉｗを微分して変化率ｄＩｗ／ｄｔを出力する微分器である。７３は、短絡検出レベル設定値信号Ｖｒを出力する短絡検出レベル設定器である。７４は、比較演算器であり、溶接電圧信号Ｖｔ、変化率ｄＩｗ／ｄｔ及び短絡検出レベル設定値信号Ｖｒを入力し、（Ｖｔ−ｄＩｗ／ｄｔ）を演算して、これがＶｒよりも小さいときＨレベルの短絡検出信号Ｓ７を出力する。この短絡検出信号Ｓ７は、図示されていない溶接用電源装置の各種制御回路に入力されて、溶接電流波形の制御等を行う。ここで出力端子電圧検出器７１、フィルタＦ、短絡検出レベル設定器７３及び比較演算器７４によって短絡検出器７を構成している。
【０００８】
図２（Ａ）乃至（Ｇ）は、図１に示すブロック図の各部の出力信号の波形を示す図である。図２において、（Ａ）は電極２１と被溶接物２２との間の溶接電圧Ｖａの波形を示し、（Ｂ）は出力端子電圧検出器７１の出力Ｖｏの波形を示し、（Ｃ）はフィルタＦの出力Ｖｔ及び短絡検出レベル設定器７３の出力Ｖｒの波形を示し、（Ｄ）は出力電流検出器２の出力Ｉｗの波形を示し、（Ｅ）は微分器３の出力信号である変化率ｄＩｗ／ｄｔの波形を示し、（Ｆ）は（Ｖｔ−ｄＩｗ／ｄｔ）を演算した結果及び短絡検出レベル設定器７３の出力Ｖｒの波形を示し、（Ｇ）は比較演算器７４の出力Ｓ７の波形を示す。図１に示すように、インバータ制御式などのスイッチングによって出力を制御する場合、出力端子電圧信号Ｖｏには、スイッチング周波数成分を基本としたリップル電圧が多く含まれている。このために短絡検出器７には、このリップル電圧を除去するフィルタＦを設けている。このフィルタＦによる遅延時間が短絡検出の遅れをもたらすので、この影響をなくすために、出力端子電圧信号Ｖｏから出力電流信号Ｉｗを微分した変化率ｄＩｗ／ｄｔを減じる。この結果、溶接用パワーケーブルのインダクタンスＬ２により発生するリップル電圧を除去し、遅延時間の短いフィルタの使用を可能として、短絡検出の遅れ時間が短縮できる。
【００１０】
図３は、従来の消耗電極式パルスアーク溶接方法に使用する溶接用電源装置を示すブロック図である。同図において、図１と同一の符号は図１の説明と同じであるので省略し、相違個所について説明する。
【００１２】
図３において、８４は、パルス電流比較信号Ｖｓｐを出力するパルス電流比較信号設定器であり、８５は、パルスピーク検出器であって、パルス電流比較信号Ｖｓｐと出力電流信号Ｉｗとを比較して、出力電流信号Ｉｗが、ピークに達した時にパルスピーク検出信号Ｔｓｐを出力する。８０は、パルス時間設定信号Ｔｐｒを出力するパルス時間設定器であり、８６はパルス時間カウンタであって、パルスピーク検出信号Ｔｓｐを入力したときからカウントし始めて、パルス時間設定値Ｔｐｒをカウント終了時に、パルス終了トリガ信号Ｔｒｂを出力する。
【００１４】
８８は、パルス電流設定値信号Ｉｓｐを出力するパルス電流設定器であり、８９は、ベース電流設定値信号Ｉｓｂを出力するベース電流設定器であり、８７は、パルス周期トリガ信号Ｔｒｐを出力するパルス周期トリガ発生器である。８１は、電流設定信号Ｉｓを出力する電流設定信号切換器であって、パルス周期トリガ信号Ｔｒｐが入力されたときに、電流設定信号Ｉｓをパルス電流設定値信号Ｉｓｐに切換え、パルス終了トリガ信号Ｔｒｂが入力されたときに、電流設定信号Ｉｓをベース電流設定値信号Ｉｓｂに切換える。１３はインバータ制御部であって、出力電流信号Ｉｗと電流設定信号Ｉｓとを比較して、駆動パルス信号Ｐｆをスイッチング回路Ｑに入力する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１に示す従来の消耗電極式アーク溶接方法に使用する溶接用電源装置において、溶接用パワーケーブルの長さ又は状態が変化することによってインダクタンスＬ２が変化した場合、変化率ｄＩｗ／ｄｔによる補償が不適正となる。つまり、補償が不足しているときは、短絡の検出に遅れを生じ、逆に、補償が過度のときは、例えば、図４に示すように、極短時間の短絡の後にアークが再生したとき、短絡検出器７の補償信号が過渡状態にあるために、アーク再生の検出が遅れる。図４（Ａ）乃至（Ｇ）は、極短時間の短絡の後にアークが再生したときの図１に示すブロック図の各部の出力信号の波形を示す図である。図４（Ａ）乃至（Ｇ）に示す符号は、図２（Ａ）乃至（Ｇ）に示す符号と同一であり、図２（Ａ）乃至（Ｇ）の説明と同じであるので省略する。このような検出の遅れを無くするには、出力電流信号Ｉｗの変化率ｄＩｗ／ｄｔの減算量を溶接用パワーケーブルの長さ又は状態に対応して変化させる必要があり、このために微分器３を調整又は切り換える必要があった。
【００２０】
図５は、図３に示す従来の消耗電極式パルスアーク溶接方法に使用する溶接用電源装置における出力電流信号Ｉｗと電流設定信号Ｉｓとを示す図である。図５において、（Ａ）及び（Ｂ）は、溶接用パワーケーブルによって生じるインダクタンスＬ２が小さいときであり、（Ｃ）及び（Ｄ）は、このインダクタンスＬ２が大きいときである。
【００２２】
同図に示すように、溶接用パワーケーブルの長さ又は状態が変化するとインダクタンスＬ２が変化して電流設定信号Ｉｓが変化し、１パルスで供給する電力が変化する。従って、電流設定信号Ｉｓを同一にしたままでは溶接性能に影響を及ぼすことになる。１パルスで供給する電力を一定に維持するために、溶接用パワーケーブルの状態に応じてパルス条件の設定を変更する必要があった。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するために、本発明においては、溶接用パワーケーブルの長さ又は布線状態によって変化する負荷回路のインダクタンスＬ２の電気的特性値を演算する演算器４を設け、その演算結果に対応させて動作状態を変化させている。即ち、図１の従来装置において、短絡検出器７の内部の変化率ｄＩｗ／ｄｔによる補償量を自動的に変化させたり、図３の従来装置において、パルス時間設定信号Ｔｐｒを変化させて、パルス条件設定を自動的に変更するなどの処置を講ずるようにしたものである。
【００３２】
請求項１の溶接用電源装置は、アーク溶接負荷に電力を供給する溶接用電源装置において、出力電圧検出器１と、出力電流検出器２と、微分器３と、出力電圧検出器１の出力信号Ｅ及び微分器３の出力信号である変化率ｄＩｗ／ｄｔを入力として負荷回路の電気的特性値を演算する演算器４と、この演算器４の出力に基づき動作状態を切り換える制御手段とを具備した溶接用電源装置である。
【００３４】
請求項２の溶接用電源装置は、動作状態を切り換える制御手段が、パルスア−ク溶接法において、アーク溶接負荷に供給するパルス電力を一定にする制御手段である請求項１に記載の溶接用電源装置である。
【００３６】
請求項３の溶接用電源装置は、出力電圧検出器１の代わりに出力電圧設定器を用いた請求項１に記載の溶接用電源装置である。
【００４０】
【実施例】
まず、溶接用パワーケーブルの状態によって変化する負荷回路の電気的特性値を演算する方法について説明し、次にその演算結果を用いて動作状態を切り換える制御手段の実施例について説明する。
【００４４】
［負荷回路の電気的特性値を演算する方法］
図６は、溶接電源、アーク溶接負荷及び溶接用パワーケーブルから成るアーク溶接における等価回路を示す図である。同図において、図１と同一の符号は図１の説明と同じであるので省略し、相違個所について説明する。
【００４６】
図６において、ＰＳは溶接電源であって、その出力電圧をＥとする。Ｒｗはアーク溶接負荷の電極ワイヤの抵抗成分であり、Ｒａ及びＶａはアーク放電部の近似等価回路で示したもので、Ｒａはアーク放電部の抵抗成分であり、Ｖａはアーク放電部の定電圧成分である。Ｓｗはスイッチであって、電極ワイヤと被溶接物との短絡をスイッチＳｗを閉じた状態とする。
負荷の短絡が生じた後の出力電流信号Ｉｗは数１で表すことができる。
【００４８】
【数１】

【００５０】
出力電流信号Ｉｗの変化率ｄＩｗ／ｄｔは数２で表される。
【００５２】
【数２】

【００５４】
従って、直流リアクトルのインダクタンスＬ１と溶接用パワーケーブルのインダクタンスＬ２との和の（Ｌ１＋Ｌ２）は、数３で表わされる。
【００５６】
【数３】

【００５８】
電極ワイヤと被溶接物との短絡直後は、ｔの値が小さいことから、数３は数４で近似できる。
【００６０】
【数４】

【００６２】
従って、短絡直後の出力電流信号Ｉｗの変化率ｄＩｗ／ｄｔを検出し、その時の溶接電源ＰＳの出力電圧Ｅを用いて、数４に基づき、直流リアクトルのインダクタンスＬ１と溶接用パワーケーブルのインダクタンスＬ２との和の（Ｌ１＋Ｌ２）を求めることができる。
【００６４】
［第１の実施例］
図７は、前述した負荷回路の電気的特性値を演算する方法の原理に基づく本発明の第１の実施例を示すブロック図である。同図において、図１又は図６と同一の符号は図１又は図６の説明と同じであるので省略し、相違個所について説明する。図７において、１は出力電圧検出器であって、インバータのキャリア周波数をもち、直流電源Ｖ１と変圧器Ｔの巻数比とで決まる一定振幅のパルス列である整流回路Ｄの出力電圧Ｖｄをその平均値を示す出力電圧Ｅに変換する。４はＥ÷（ｄＩｗ／ｄｔ）を求める演算器であり、演算信号Ｓ４を出力する。
【００６６】
６はケーブル長判別基準信号発生器であって、ケーブル長判別基準信号Ｓ６をケーブル長判別器５に入力する。５は、ケーブル長判別器であって、短絡検出信号Ｓ７を入力した後速やかに、短絡発生直後の演算信号Ｓ４に基づきケーブル長を判別し、ケーブル長判別信号Ｓ５を出力する。７２は係数乗算器であって、ケーブル長判別信号Ｓ５がＬレベルのとき係数ｋを小に設定し、ケーブル長判別信号Ｓ５がＨレベルのとき係数ｋを大に設定して、係数ｋを出力電流信号Ｉｗの変化率ｄＩｗ／ｄｔに乗算して係数乗算変化率ｋ（ｄＩｗ／ｄｔ）を出力する。
【００７０】
図８（Ａ）乃至（Ｇ）及び図９（Ａ）乃至（Ｇ）は、それぞれ図７のブロック図の各部の出力信号の波形を示す図である。図８及び図９において、（Ａ）はスイッチＳｗの端子間電圧Ｖｓｗの波形を示し、（Ｂ）は整流回路Ｄの出力Ｖｄ及び出力電圧検出器１の出力Ｅの波形を示し、（Ｃ）は出力電流検出器２の出力Ｉｗの波形を示し、（Ｄ）は微分器３の出力ｄＩｗ／ｄｔの波形を示し、（Ｅ）は演算器４の出力Ｓ４の波形及びケーブル長判別信号Ｓ６の信号レベルを比較して示し、（Ｆ）は比較演算器７４の出力Ｓ７の波形を示し、（Ｇ）はケーブル長判別器５の出力Ｓ５の波形を示す。
【００７２】
図８は、溶接用パワーケーブルが短く、インダクタンスＬ２が小さいときであり、短絡検出信号Ｓ７の立ち上がりに同期してサンプリングした演算信号Ｓ４がケーブル長判別基準信号Ｓ６よりも小さいために、ケーブル長判別信号Ｓ５はＬレベルである。図９は、溶接用パワーケーブルが長く、インダクタンスＬ２が大きいときであり、短絡検出信号Ｓ７の立ち上がりに同期してサンプリングした演算信号Ｓ４がケーブル長判別基準信号Ｓ６よりも大きいために、ケーブル長判別信号Ｓ５はＨレベルである。なお、出力電圧Ｅが予め略一定に決まっているときは、演算器４の演算を省略し、簡易的に（ｄＩｗ／ｄｔ）を用いて負荷回路の電気的特性値を演算することができる。
【００７４】
図１０は、図７のブロック図の各部の出力信号の波形を示す図であり、極短時間の短絡の後にアークを再生した場合である。図１０において、（Ａ）はスイッチＳｗの端子間の電圧Ｖｓｗの波形を示し、（Ｂ）はフィルタＦの出力Ｖｔの波形を示し、（Ｃ）は出力電流検出器２の出力Ｉｗの波形を示し、（Ｄ）は微分器３の出力ｄＩｗ／ｄｔの波形を示し、（Ｅ）はフィルタＦの出力Ｖｔから係数乗算器７２の出力ｋ（ｄＩｗ／ｄｔ）を差し引く演算式｛Ｖｔ−ｋ（ｄＩｗ／ｄｔ）｝及び短絡検出レベル設定器７３の出力Ｖｒの波形を示し、（Ｆ）は比較演算器７４の出力Ｓ７の波形を示す。同図（Ｅ）及び（Ｆ）において、実線は係数ｋが小さいときを示し、点線は係数ｋが大きいときである。
【００７６】
本発明を実施しない場合は、先に図４で説明したように、極短時間の短絡の後のアーク再生時に、短絡検出器７の補償信号は過渡の状態にあるために、短絡検出信号Ｓ７の消滅に遅れが生じる。しかし、本発明を実施するときは、溶接用パワーケーブルのインダクタンスＬ２が小さいことをケーブル長判別信号Ｓ５によって係数乗算器７２に伝え、係数ｋを小さい値に切り換える。その結果、図１０に示すように、短絡検出器７の補償信号が適正となり、極短時間の短絡の後のアーク再生時においても、アーク再生検出の遅れを無くすことができる。
【００７８】
負荷回路の電気的特性値をより正確に演算するためには、演算器４によるＥ÷（ｄＩｗ／ｄｔ）の演算で求めた結果に、その時の出力電流信号Ｉｗに対応した補正を掛けると良い。これは、前述した数４ではｔ＝０すなわち短絡直後でかつ出力電流信号Ｉｗ＝０のときに成り立つが、実際には、出力電流信号Ｉｗ＝０ではないために、出力電流に対応した補正を掛けた方がより良い精度で演算できることになる。
【００９０】
［第２の実施例］
図１１は、本発明の第２の実施例を示すブロック図である。同図において、図７と同一の符号は図７の説明と同じであるので省略し、相違個所について説明する。図１１において、１１はマイクロコンピュータであって、短絡検出信号Ｓ７を入力して、ケーブル長判別信号Ｓ５を係数乗算器７２に入力し、さらに出力設定信号Ｓ１１を出力する。１２はＤＡ変換器であって、出力設定信号Ｓ１１を入力して、出力電圧設定信号Ｖｓを出力する。１３はインバータ制御部であって、出力電圧設定信号Ｖｓに対応した通流率の駆動パルス信号Ｐｆをスイッチング回路Ｑに入力する。１４はＡＤ変換器であって、出力電流信号Ｉｗをデジタル値に変換して、出力電流変換信号Ｓ１４をマイクロコンピュータ１１に入力する。
【００９２】
図１２（Ａ）乃至（Ｄ）は、図１１のブロック図の各部の出力信号の波形を示す図である。図１２において、（Ａ）はスイッチＳｗの端子間の電圧Ｖｓｗの波形を示し、（Ｂ）はＤＡ変換器１２の出力Ｖｓの波形を示し、（Ｃ）は出力電流検出器２の出力Ｉｗの波形を示し、（Ｄ）はＡＤ変換器１４の出力Ｓ１４の信号レベルを示す。
【００９４】
図１１において、マイクロコンピュータ１１に短絡検出信号Ｓ７が入力されると、割り込み処理によって出力設定信号Ｓ１１を例えば１ｍｓの期間低レベルに維持する。その結果、図１２（Ｂ）に示すように、出力電圧設定信号Ｖｓをｔ１とｔ２との期間、低レベルに維持する。そして、短絡直後の出力電流信号Ｉｗを同図（Ｃ）に示すように、低レベルに抑制し、電極ワイヤ先端の溶融部と被溶接物とを確実に短絡に導くことができ、スパッタの発生を防止することができる。
【００９６】
同図（Ｂ）に示す時刻ｔ２で、出力設定信号Ｓ１１を高レベルのＥ１に上げると、同図（Ｃ）に示すように、出力電流信号Ｉｗは急増する。このとき、同図（Ｄ）に示すように、一定の時間間隔を隔てたＡＤ変換器１４の出力Ｓ１４の２値のｄ１及びｄ２をマイクロコンピュータ１１に入力し、そのときの出力設定値Ｅ１及びｄ１とｄ２からＥ１÷（ｄ２−ｄ１）を演算し、その結果と、予め記憶しているケーブル長判別基準値とを比較して、マイクロコンピュータ１１は、ケーブル長判別信号Ｓ５を出力する。このケーブル長判別信号Ｓ５は、制御に要求される精度に応じて、２値信号、多値信号又は連続的なアナログ信号等を採用すると良い。
【０１００】
［第３の実施例］
図１３は、本発明の第３の実施例を示すブロック図である。同図において、図３又は図７と同一の符号は図３又は図７の説明と同じであるので省略し、相違個所について説明する。図１３において、ケーブル長判別器５は、パルス周期トリガ信号Ｔｒｐを入力した後速やかに、演算信号Ｓ４に基づきケーブル長を判別し、ケーブル長判別信号Ｓ５をパルス時間設定器８０に入力する。
【０１０１】
負荷回路の電気的特性値の演算結果に基づいてケーブル長を判別したケーブル長判別信号Ｓ５に対応して、同図に示すパルス時間設定信号Ｔｐｒを変化させることによって、溶接用パワーケーブルが短いときはパルス時間設定信号Ｔｐｒを大きくし、溶接用パワーケーブルが長いときは、パルス時間設定信号Ｔｐｒを小さく設定する。この結果、溶接用パワーケーブルの長さ又は状態が変化してインダクタンスＬ２が変化しても、１パルスで供給する電力を一定にすることができるために、溶接性能への影響を無くすことができ、従来必要としたパルス条件の設定変更を不要にすることができる。
【０１０２】
前述した実施例１乃至３においては、溶接用パワーケーブルの電気的特性値の検出を負荷が短絡したときに行うとしているが、本発明は、負荷短絡時に限定するものではない。アーク発生時に、アーク電圧Ｖａが分かっているときは、前述した数１乃至数４において、出力電圧Ｅを（Ｅ−Ｖａ）に置き換えることで、アーク発生時の電流変化から、負荷回路の電気的特性値を検出でき、同様の機能と効果が実現できる。
【０１０４】
また、負荷回路の電気的特性値を演算した結果が、正常な溶接を行いうる範囲を超えているときは、溶接用パワーケーブルが長すぎるか、又は、巻かれていることが予想されるため、警告音を出す、警告表示灯を点灯させる、又はメッセージを出すなどの警告を出すための判定に利用することも可能である。
【０１０６】
［第４の実施例］
図１４は、図７に示す本発明の第１の実施例における出力電圧検出器１の出力Ｅの代わりに出力電圧設定器８の出力Ｅｓを用いた本発明の第４の実施例である。図１４において、図７と同一の符号は、図７の説明と同じであるので省略し、相違箇所について説明する。図１４において、出力電圧設定器８は、出力電圧設定信号Ｅｓをインバータ制御部１３に入力し、インバータ制御部１３は、出力電圧設定信号Ｅｓに比例した出力電圧を出力するように駆動パルス信号Ｐｆをスイッチング回路Ｑに出力する。更に、出力電圧設定信号Ｅｓは、演算器４に入力され、Ｅに代えてＥｓを使用した数４の演算結果である演算信号Ｓ４が出力される。
【０１０８】
第４の実施例においては、出力電圧検出器を不要とし、定電圧特性のアーク溶接用電源装置に必須の出力電圧設定器からの出力電圧設定信号を、出力電圧検出信号の代わりに用いるために、出力電圧検出器に要するコストが低減でき、安価に本発明を実施できる。
【０１０９】
本発明の適用範囲は、ケ−ブル長又はケ−ブルの状態によって、溶接結果に影響を受ける度合いを軽減するために、制御回路の動作状態又はパラメ−タを切り換えることが有効である場合、切り換える対象に制限なく適用可能である。即ち、前述した実施例に限定されず、色々な回路の切り換え又はソフトウエアの切り換えなどにも適用可能である。
【０１１０】
【発明の効果】
請求項１の溶接用電源装置は、負荷回路の電気的特性値を演算する演算器の出力に基づき動作状態を切り換える制御手段を設けることによって、溶接用パワーケーブルの長さ又は状態が変化した場合、変化率ｄＩｗ／ｄｔによる補償を適正に行うことができるために、溶接用パワーケーブルの状態が変化しても十分な溶接性能を発揮することができる。
【０１１２】
請求項２の溶接用電源装置は、負荷回路の電気的特性値を演算する演算器の出力に基づき、パルスア−ク溶接法におけるアーク溶接負荷に供給するパルス電力を一定にする制御手段を設けることによって、溶接用パワーケーブルの状態が変化しても、１パルスで供給する電力を一定にすることができるために、溶接性能への影響を無くすことができ、従来必要としたパルス条件の設定変更を不要にすることができる。
【０１１４】
請求項３の溶接用電源装置は、請求項１で必要とした出力電圧検出器を不要とし、定電圧特性のアーク溶接用電源装置に必須の出力電圧設定器からの出力電圧設定信号を、出力電圧検出信号の代わりに用いるために、出力電圧検出器に要するコストが低減でき、安価に本発明を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来の消耗電極式アーク溶接方法に使用する溶接用電源装置の例を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示すブロック図の各部の出力信号の波形を示す図である。
【図３】図３は、従来の消耗電極式パルスアーク溶接方法に使用する溶接用電源装置を示すブロック図である。
【図４】図４は、極短時間の短絡の後にアークが再生したときの図１に示すブロック図の各部の出力信号の波形を示す図である。
【図５】図５は、図３に示す溶接用電源装置における出力電流信号Ｉｗと電流設定信号Ｉｓとを示す図である。
【図６】図６は、等価回路を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施例を示すブロック図である。
【図８】図８は、図７のブロック図で溶接用パワーケーブルが短いときの各部の出力信号の波形を示す図である。
【図９】図９は、図７のブロック図で溶接用パワーケーブルが長いときの各部の出力信号の波形を示す図である。
【図１０】図１０は、図７のブロック図で極短時間の短絡の後にアークを再生したときの各部の出力信号の波形を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施例を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、図１０のブロック図の各部の出力信号の波形を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の第３の実施例を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、本発明の第４の実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
Ｑスイッチング回路
Ｔ変圧器
Ｄ整流回路
１出力電圧検出器
２出力電流検出器
３微分器
４演算器
５ケーブル長判別器
６ケーブル長判別基準信号発生器
７短絡検出器
８出力電圧設定器
１１マイクロコンピュータ
１２ＤＡ変換器
１３インバータ制御部
１４ＡＤ変換器
２１電極
２２被溶接物
７１出力端子電圧検出器
７２係数乗算器
７３短絡検出レベル設定器
７４比較演算器
８０パルス時間設定器
８１電流設定信号切換器
８４パルス電流比較信号設定器
８５パルスピーク検出器
８６パルス時間カウンタ
８７パルス周期トリガ発生器
８８パルス電流設定器
８９ベース電流設定器
Ｒ１直流電源Ｖ１の内部抵抗
Ｒ２溶接用パワーケーブルの抵抗
ＰＳ溶接電源
Ｒｗ電極ワイヤの抵抗成分
Ｒａアーク放電部の抵抗成分
Ｌ１直流リアクトル
Ｌ２溶接用パワーケーブルのインダクタンス
Ｆフィルタ
Ｅｓ出力電圧設定信号
Ｓ４演算信号
Ｓ５ケーブル長判別信号
Ｓ６ケーブル長判別基準信号
Ｓ７短絡検出信号
Ｓ１１出力設定信号
Ｓ１４出力電流変換信号
Ｔｐｒパルス時間設定信号
Ｉｓ電流設定信号
Ｖｓｐパルス電流比較信号
Ｖ１直流電源
Ｖａアーク放電部の定電圧成分
Ｖｄ出力電圧
Ｅ出力電圧
Ｉｗ出力電流信号
ｄＩｗ／ｄｔ変化率
ｋ（ｄＩｗ／ｄｔ）計数乗算変化率
Ｖｏ出力端子電圧信号
Ｖｔ溶接電圧信号
Ｖｒ短絡検出レベル設定値信号
Ｔｓｐパルスピーク検出信号
Ｔｒｂパルス終了トリガ信号
Ｔｒｐパルス周期トリガ信号
Ｉｓｐパルス電流設定値信号
Ｉｓｂベース電流設定値信号
Ｐｆ駆動パルス信号[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a welding power source apparatus capable of performing optimum welding current waveform control according to the state of a welding power cable.
[0002]
[Prior art]
When an arc welder is used, the welding power supply device and the place where welding is performed are often separated, and the welding power cable is connected between the two to supply welding power. And the length, thickness, or wiring state of this welding power cable is not constant. On the other hand, in order to exhibit desired welding performance, the power supply device for welding controls the output current waveform in accordance with preset conditions or the state of the welded portion. Therefore, when the state of the welding power cable changes, the inductance changes, which affects the output current waveform and may not exhibit sufficient welding performance.
[0003]
In the consumable electrode type arc welding method, short-circuits frequently occur between the electrode and the work piece, and spatter is reduced by controlling the output current when this short-circuit occurs, thereby improving the stability of the arc. Can be improved. For this purpose, it is required to detect a short circuit of the load without delay.
[0004]
FIG. 1 is a block diagram showing a welding power source apparatus used in a conventional consumable electrode arc welding method devised by the applicant in Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-80380. In the figure, V1 is a DC power source obtained by rectifying a commercial power source, Q is a switching circuit that converts the DC power source V1 into high-frequency AC, T is a transformer that steps down the high-frequency AC, and D is an output of the transformer T. Is a rectifier circuit for rectifying the current. R1 is an internal resistance of the DC power supply V1, and L1 is a DC reactor. R2 and L2 indicate the resistance and inductance generated by the welding power cable connecting the DC power source V1 and the load, respectively, as lumped constants. 21 is an electrode, and 22 is an object to be welded.
[0006]
Reference numeral 71 denotes an output terminal voltage detector that detects an output terminal voltage, and outputs an output terminal voltage signal Vo. F is a filter for removing a ripple voltage from the output terminal voltage signal Vo, and outputs a welding voltage signal Vt. Reference numeral 2 denotes an output current detector that detects an output current, and outputs an output current signal Iw. 3 is a differentiator that differentiates the output current signal Iw and outputs the rate of change dIw / dt. 73 is a short circuit detection level setting device for outputting a short circuit detection level setting value signal Vr. 74 is a comparison calculator, which inputs the welding voltage signal Vt, the rate of change dIw / dt and the short-circuit detection level setting value signal Vr, calculates (Vt−dIw / dt), and when this is smaller than Vr, H A level short-circuit detection signal S7 is output. The short-circuit detection signal S7 is input to various control circuits of a welding power source device (not shown) to control the welding current waveform. Here, the output terminal voltage detector 71, the filter F, the short circuit detection level setting unit 73, and the comparison arithmetic unit 74 constitute the short circuit detector 7.
[0008]
2A to 2G are diagrams illustrating waveforms of output signals of respective units in the block diagram illustrated in FIG. 2, (A) shows the waveform of the welding voltage Va between the electrode 21 and the workpiece 22, (B) shows the waveform of the output Vo of the output terminal voltage detector 71, and (C) shows the filter. The waveform of the output Vt of F and the output Vr of the short circuit detection level setting device 73 is shown, (D) shows the waveform of the output Iw of the output current detector 2, and (E) is the rate of change which is the output signal of the differentiator 3. The waveform of dIw / dt is shown, (F) shows the result of calculating (Vt−dIw / dt) and the waveform of the output Vr of the short circuit detection level setter 73, and (G) shows the output S7 of the comparison calculator 74. Waveform is shown. As shown in FIG. 1, when the output is controlled by switching such as an inverter control type, the output terminal voltage signal Vo includes a large amount of ripple voltage based on the switching frequency component. For this purpose, the short-circuit detector 7 is provided with a filter F for removing the ripple voltage. Since the delay time due to the filter F causes a short circuit detection delay, in order to eliminate this influence, the change rate dIw / dt obtained by differentiating the output current signal Iw from the output terminal voltage signal Vo is reduced. As a result, the ripple voltage generated by the inductance L2 of the welding power cable is removed, a filter with a short delay time can be used, and the delay time of short circuit detection can be shortened.
[0010]
FIG. 3 is a block diagram showing a welding power source apparatus used in a conventional consumable electrode type pulse arc welding method. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same as those in FIG.
[0012]
In FIG. 3, 84 is a pulse current comparison signal setter that outputs a pulse current comparison signal Vsp, and 85 is a pulse peak detector that compares the pulse current comparison signal Vsp with the output current signal Iw. When the output current signal Iw reaches the peak, the pulse peak detection signal Tsp is output. Reference numeral 80 denotes a pulse time setting device that outputs a pulse time setting signal Tpr. Reference numeral 86 denotes a pulse time counter, which starts counting when the pulse peak detection signal Tsp is input, and outputs the pulse time setting value Tpr at the end of counting. The pulse end trigger signal Trb is output.
[0014]
88 is a pulse current setter that outputs a pulse current set value signal Isp, 89 is a base current setter that outputs a base current set value signal Isb, and 87 is a pulse that outputs a pulse cycle trigger signal Trp. It is a periodic trigger generator. Reference numeral 81 denotes a current setting signal switch for outputting the current setting signal Is. When the pulse period trigger signal Trp is input, the current setting signal Is is switched to the pulse current setting value signal Isp, and the pulse end trigger signal Trb is switched. Is input, the current setting signal Is is switched to the base current setting value signal Isb. An inverter control unit 13 compares the output current signal Iw and the current setting signal Is and inputs the drive pulse signal Pf to the switching circuit Q.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the welding power source apparatus used in the conventional consumable electrode arc welding method shown in FIG. 1, when the inductance L2 changes due to the change in the length or state of the welding power cable, the rate of change is dIw / dt. Incorrect compensation. That is, when the compensation is insufficient, the detection of the short circuit is delayed, and conversely, when the compensation is excessive, for example, as shown in FIG. 4, when the arc is regenerated after a short time short circuit Since the compensation signal of the short circuit detector 7 is in a transient state, detection of arc regeneration is delayed. FIGS. 4A to 4G are diagrams showing waveforms of output signals of respective parts of the block diagram shown in FIG. 1 when an arc is regenerated after a short-circuit for an extremely short time. The reference numerals shown in FIGS. 4A to 4G are the same as the reference numerals shown in FIGS. 2A to 2G and are the same as those in FIGS. In order to eliminate such a detection delay, it is necessary to change the subtraction amount of the change rate dIw / dt of the output current signal Iw in accordance with the length or state of the welding power cable. 3 had to be adjusted or switched.
[0020]
FIG. 5 is a diagram showing an output current signal Iw and a current setting signal Is in the welding power source apparatus used in the conventional consumable electrode type pulse arc welding method shown in FIG. In FIG. 5, (A) and (B) are when the inductance L2 generated by the welding power cable is small, and (C) and (D) are when this inductance L2 is large.
[0022]
As shown in the figure, when the length or state of the welding power cable changes, the inductance L2 changes, the current setting signal Is changes, and the power supplied in one pulse changes. Therefore, if the current setting signal Is is kept the same, the welding performance is affected. In order to keep the electric power supplied in one pulse constant, it was necessary to change the setting of the pulse condition according to the state of the welding power cable.
[0030]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, in the present invention, an arithmetic unit 4 is provided for calculating the electrical characteristic value of the inductance L2 of the load circuit that varies depending on the length or the wiring state of the welding power cable, and the calculation result thereof. The operating state is changed correspondingly. That is, in the conventional apparatus of FIG. 1, the compensation amount by the change rate dIw / dt inside the short circuit detector 7 is automatically changed, or in the conventional apparatus of FIG. 3, the pulse time setting signal Tpr is changed to A measure such as automatically changing the condition setting is taken.
[0032]
The welding power supply device according to claim 1 is a welding power supply device for supplying electric power to an arc welding load. The output voltage detector 1, the output current detector 2, the differentiator 3, and the output of the output voltage detector 1. An arithmetic unit 4 for calculating the electrical characteristic value of the load circuit by using the signal E and the change rate dIw / dt which is an output signal of the differentiator 3 as input, and a control means for switching the operation state based on the output of the arithmetic unit 4 A welding power supply device provided.
[0034]
The welding power source apparatus according to claim 2, wherein the control means for switching the operation state is a control means for making the pulse power supplied to the arc welding load constant in the pulse arc welding method. Device.
[0036]
The welding power supply device according to claim 3 is the welding power supply device according to claim 1, wherein an output voltage setting device is used instead of the output voltage detector 1.
[0040]
【Example】
First, a method for calculating the electrical characteristic value of the load circuit that changes depending on the state of the welding power cable will be described, and then an embodiment of control means for switching the operation state using the calculation result will be described.
[0044]
[Method of calculating electrical characteristics of load circuit]
FIG. 6 is a diagram showing an equivalent circuit in arc welding composed of a welding power source, an arc welding load, and a welding power cable. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same as those in FIG.
[0046]
In FIG. 6, PS is a welding power source, and its output voltage is E. Rw is the resistance component of the electrode wire of the arc welding load, Ra and Va are shown in the approximate equivalent circuit of the arc discharge portion, Ra is the resistance component of the arc discharge portion, and Va is a constant voltage of the arc discharge portion. It is an ingredient. Sw is a switch, and the short circuit between the electrode wire and the workpiece is closed.
The output current signal Iw after the short circuit of the load occurs can be expressed by Equation 1.
[0048]
[Expression 1]

[0050]
The rate of change dIw / dt of the output current signal Iw is expressed by Equation 2.
[0052]
[Expression 2]

[0054]
Accordingly, the sum (L1 + L2) of the inductance L1 of the DC reactor and the inductance L2 of the welding power cable is expressed by the following equation (3).
[0056]
[Equation 3]

[0058]
Immediately after the short-circuit between the electrode wire and the workpiece, since the value of t is small, Equation 3 can be approximated by Equation 4.
[0060]
[Expression 4]

[0062]
Therefore, the rate of change dIw / dt of the output current signal Iw immediately after the short circuit is detected, and the inductance L1 of the DC reactor and the inductance L2 of the welding power cable are calculated based on Equation 4 using the output voltage E of the welding power source PS at that time. (L1 + L2) can be obtained.
[0064]
[First embodiment]
FIG. 7 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention based on the principle of the method for calculating the electrical characteristic value of the load circuit described above. In this figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 or 6 are the same as those in FIG. 1 or FIG. In FIG. 7, reference numeral 1 denotes an output voltage detector, which has an inverter carrier frequency and averages the output voltage Vd of the rectifier circuit D, which is a pulse train having a constant amplitude determined by the DC power source V1 and the turn ratio of the transformer T. It converts into the output voltage E which shows a value. Reference numeral 4 denotes an arithmetic unit for obtaining E ÷ (dIw / dt), and outputs an arithmetic signal S4.
[0066]
Reference numeral 6 denotes a cable length determination reference signal generator which inputs a cable length determination reference signal S6 to the cable length determination unit 5. Reference numeral 5 denotes a cable length discriminator, which promptly determines the cable length based on the calculation signal S4 immediately after the occurrence of the short circuit and outputs a cable length determination signal S5 after inputting the short circuit detection signal S7. A coefficient multiplier 72 sets the coefficient k small when the cable length determination signal S5 is L level, and sets the coefficient k large when the cable length determination signal S5 is H level, and outputs the coefficient k. A coefficient multiplication change rate k (dIw / dt) is output by multiplying the change rate dIw / dt of the current signal Iw.
[0070]
FIGS. 8A to 8G and FIGS. 9A to 9G are diagrams showing waveforms of output signals of respective parts in the block diagram of FIG. 8 and 9, (A) shows the waveform of the voltage Vsw between the terminals of the switch Sw, (B) shows the waveform of the output Vd of the rectifier circuit D and the output E of the output voltage detector 1, and (C). Shows the waveform of the output Iw of the output current detector 2, (D) shows the waveform of the output dIw / dt of the differentiator 3, and (E) shows the waveform of the output S4 of the computing unit 4 and the cable length determination signal S6. The signal levels are shown by comparison, (F) shows the waveform of the output S7 of the comparison calculator 74, and (G) shows the waveform of the output S5 of the cable length discriminator 5.
[0072]
FIG. 8 shows a case where the welding power cable is short and the inductance L2 is small, and the calculation signal S4 sampled in synchronization with the rising edge of the short circuit detection signal S7 is smaller than the cable length determination reference signal S6. Signal S5 is at L level. FIG. 9 shows the case where the welding power cable is long and the inductance L2 is large, and the calculation signal S4 sampled in synchronization with the rise of the short circuit detection signal S7 is larger than the cable length determination reference signal S6. Signal S5 is at the H level. When the output voltage E is determined to be substantially constant in advance, the calculation of the calculator 4 can be omitted, and the electrical characteristic value of the load circuit can be calculated simply using (dIw / dt).
[0074]
FIG. 10 is a diagram showing waveforms of output signals at various parts in the block diagram of FIG. 7, and shows a case where the arc is regenerated after a short-circuit for a very short time. 10A shows the waveform of the voltage Vsw between the terminals of the switch Sw, FIG. 10B shows the waveform of the output Vt of the filter F, and FIG. 10C shows the waveform of the output Iw of the output current detector 2. (D) shows a waveform of the output dIw / dt of the differentiator 3, and (E) shows an arithmetic expression {Vt−k () where the output k (dIw / dt) of the coefficient multiplier 72 is subtracted from the output Vt of the filter F. dIw / dt)} and the waveform of the output Vr of the short-circuit detection level setting unit 73, and (F) shows the waveform of the output S7 of the comparison computing unit 74. In FIGS. 9E and 9F, the solid line indicates when the coefficient k is small, and the dotted line indicates when the coefficient k is large.
[0076]
When the present invention is not carried out, as described above with reference to FIG. 4, the compensation signal of the short circuit detector 7 is in a transient state at the time of arc regeneration after an extremely short-circuit, so the short circuit detection signal S7. There will be a delay in disappearance. However, when carrying out the present invention, the fact that the inductance L2 of the welding power cable is small is transmitted to the coefficient multiplier 72 by the cable length determination signal S5, and the coefficient k is switched to a small value. As a result, as shown in FIG. 10, the compensation signal of the short circuit detector 7 becomes appropriate, and the delay of arc regeneration detection can be eliminated even at the time of arc regeneration after an extremely short circuit.
[0078]
In order to calculate the electrical characteristic value of the load circuit more accurately, it is preferable to apply a correction corresponding to the output current signal Iw at that time to the result obtained by the calculation of E ÷ (dIw / dt) by the calculator 4. . This holds true when t = 0 in Equation 4 described above, that is, immediately after the short circuit and when the output current signal Iw = 0, but since the output current signal Iw = 0 is not actually 0, correction corresponding to the output current is performed. Multiplication can be performed with better accuracy.
[0090]
[Second Embodiment]
FIG. 11 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 7 are the same as those in FIG. In FIG. 11, 11 is a microcomputer, which receives a short circuit detection signal S7, inputs a cable length determination signal S5 to a coefficient multiplier 72, and outputs an output setting signal S11. A DA converter 12 receives the output setting signal S11 and outputs an output voltage setting signal Vs. An inverter control unit 13 inputs a drive pulse signal Pf having a conduction rate corresponding to the output voltage setting signal Vs to the switching circuit Q. An AD converter 14 converts the output current signal Iw into a digital value and inputs the output current conversion signal S14 to the microcomputer 11.
[0092]
12A to 12D are diagrams illustrating waveforms of output signals of respective units in the block diagram of FIG. 12A shows the waveform of the voltage Vsw between the terminals of the switch Sw, FIG. 12B shows the waveform of the output Vs of the DA converter 12, and FIG. 12C shows the output Iw of the output current detector 2. (D) shows the signal level of the output S14 of the AD converter 14.
[0094]
In FIG. 11, when the short circuit detection signal S7 is input to the microcomputer 11, the output setting signal S11 is maintained at a low level for a period of, for example, 1 ms by interrupt processing. As a result, as shown in FIG. 12B, the output voltage setting signal Vs is maintained at a low level during the period between t1 and t2. Then, the output current signal Iw immediately after the short-circuit can be suppressed to a low level as shown in FIG. 5C, and the melted part at the tip of the electrode wire and the work piece can be reliably guided to the short-circuit, and spatter is generated. Can be prevented.
[0096]
When the output setting signal S11 is raised to the high level E1 at time t2 shown in FIG. 5B, the output current signal Iw increases rapidly as shown in FIG. At this time, as shown in FIG. 4D, the two values d1 and d2 of the output S14 of the AD converter 14 with a predetermined time interval are input to the microcomputer 11, and the output set value E1 at that time and E1 ÷ (d2−d1) is calculated from d1 and d2, and the microcomputer 11 outputs a cable length determination signal S5 by comparing the result with a previously stored cable length determination reference value. The cable length determination signal S5 may be a binary signal, a multilevel signal, a continuous analog signal, or the like depending on the accuracy required for control.
[0100]
[Third embodiment]
FIG. 13 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. In this figure, the same reference numerals as in FIG. 3 or FIG. 7 are the same as those in FIG. 3 or FIG. In FIG. 13, the cable length discriminator 5 discriminates the cable length based on the calculation signal S4 immediately after inputting the pulse period trigger signal Trp, and inputs the cable length discriminating signal S5 to the pulse time setting unit 80.
[0101]
When the welding power cable is short by changing the pulse time setting signal Tpr shown in the figure in response to the cable length discrimination signal S5 in which the cable length is discriminated based on the calculation result of the electrical characteristic value of the load circuit. Increases the pulse time setting signal Tpr, and when the welding power cable is long, sets the pulse time setting signal Tpr small. As a result, even if the length or state of the welding power cable changes and the inductance L2 changes, the power supplied in one pulse can be made constant, so that the influence on the welding performance can be eliminated. Therefore, it is possible to eliminate the need to change the setting of the pulse condition that is conventionally required.
[0102]
In Examples 1 to 3 described above, detection of the electrical characteristic value of the welding power cable is performed when the load is short-circuited, but the present invention is not limited to when the load is short-circuited. When the arc voltage Va is known at the time of arc occurrence, the output voltage E is replaced with (E-Va) in the above-described equations 1 to 4, so that the electric current of the load circuit can be detected from the current change at the time of arc occurrence. Characteristic values can be detected, and similar functions and effects can be realized.
[0104]
Also, if the result of calculating the electrical characteristic value of the load circuit exceeds the range where normal welding can be performed, it is expected that the welding power cable is too long or wound. It is also possible to use it for the judgment for issuing a warning such as making a warning sound, turning on a warning indicator light, or giving a message.
[0106]
[Fourth embodiment]
FIG. 14 shows a fourth embodiment of the present invention in which the output Es of the output voltage setter 8 is used in place of the output E of the output voltage detector 1 in the first embodiment of the present invention shown in FIG. 14, the same reference numerals as those in FIG. 7 are the same as those in FIG. In FIG. 14, the output voltage setting unit 8 inputs the output voltage setting signal Es to the inverter control unit 13, and the inverter control unit 13 outputs the drive pulse signal Pf so as to output an output voltage proportional to the output voltage setting signal Es. Is output to the switching circuit Q. Further, the output voltage setting signal Es is input to the arithmetic unit 4, and an arithmetic signal S4 which is an arithmetic result of Expression 4 using Es instead of E is output.
[0108]
In the fourth embodiment, an output voltage detector is not required, and an output voltage setting signal from an output voltage setting device essential for a power supply apparatus for arc welding having a constant voltage characteristic is used instead of the output voltage detection signal. The cost required for the output voltage detector can be reduced, and the present invention can be implemented at low cost.
[0109]
The scope of application of the present invention is that it is effective to switch the operation state or parameters of the control circuit in order to reduce the degree of influence on the welding result depending on the cable length or the state of the cable. The present invention can be applied to any object to be switched without limitation. That is, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied to various circuit switching or software switching.
[0110]
【The invention's effect】
The welding power supply device according to claim 1 is provided when the length or state of the welding power cable is changed by providing a control means for switching the operation state based on an output of an arithmetic unit that calculates an electrical characteristic value of the load circuit. Since the compensation based on the change rate dIw / dt can be appropriately performed, sufficient welding performance can be exhibited even if the state of the welding power cable changes.
[0112]
The welding power supply device according to claim 2 is provided with a control means for making the pulse power supplied to the arc welding load constant in the pulse arc welding method based on the output of the calculator for calculating the electrical characteristic value of the load circuit. Even if the state of the welding power cable changes, the power to be supplied in one pulse can be kept constant, so the influence on welding performance can be eliminated and the setting of pulse conditions required in the past can be changed. Can be made unnecessary.
[0114]
The welding power supply device according to claim 3 does not require the output voltage detector required in claim 1, and outputs an output voltage setting signal from an output voltage setting device essential for the arc welding power supply device having constant voltage characteristics. Since it is used instead of the voltage detection signal, the cost required for the output voltage detector can be reduced, and the present invention can be implemented at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a welding power source device used in a conventional consumable electrode arc welding method.
FIG. 2 is a diagram showing waveforms of output signals at various parts of the block diagram shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a block diagram showing a welding power source apparatus used in a conventional consumable electrode type pulse arc welding method.
FIG. 4 is a diagram showing waveforms of output signals at various parts of the block diagram shown in FIG. 1 when an arc is regenerated after a short-circuit short-circuit.
FIG. 5 is a diagram showing an output current signal Iw and a current setting signal Is in the welding power source apparatus shown in FIG. 3;
FIG. 6 is a diagram illustrating an equivalent circuit.
FIG. 7 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing waveforms of output signals at various parts when the welding power cable is short in the block diagram of FIG. 7;
FIG. 9 is a diagram showing waveforms of output signals of respective parts when the welding power cable is long in the block diagram of FIG. 7;
FIG. 10 is a diagram showing waveforms of output signals of respective parts when an arc is regenerated after a short-circuit for an extremely short time in the block diagram of FIG. 7;
FIG. 11 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
12 is a diagram illustrating waveforms of output signals of respective units in the block diagram of FIG. 10;
FIG. 13 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Q switching circuit T transformer D rectifier circuit 1 output voltage detector 2 output current detector 3 differentiator 4 operator 5 cable length discriminator 6 cable length discriminating reference signal generator 7 short circuit detector 8 output voltage setter 11 microcomputer 12 DA converter 13 Inverter control unit 14 AD converter 21 Electrode 22 Work piece 71 Output terminal voltage detector 72 Coefficient multiplier 73 Short-circuit detection level setter 74 Comparison calculator 80 Pulse time setter 81 Current setting signal switch 84 Pulse current comparison signal setter 85 Pulse peak detector 86 Pulse time counter 87 Pulse period trigger generator 88 Pulse current setter 89 Base current setter R1 Internal resistance R2 of DC power supply V1 Resistance PS of welding power cable PS Welding power supply Rw Electrode Resistance component Ra of wire Resistance component L1 of arc discharge part DC reactor 2 Inductance F of welding power cable F Filter Es Output voltage setting signal S4 Operation signal S5 Cable length determination signal S6 Cable length determination reference signal S7 Short circuit detection signal S11 Output setting signal S14 Output current conversion signal Tpr Pulse time setting signal Is Current setting signal Vsp Pulse current comparison signal V1 DC power supply Va Constant voltage component of arc discharge part Vd Output voltage E Output voltage Iw Output current signal dIw / dt Change rate k (dIw / dt) Count multiplication change rate Vo Output terminal voltage signal Vt Welding voltage signal Vr Short-circuit detection level setting value signal Tsp Pulse peak detection signal Trb Pulse end trigger signal Trp Pulse period trigger signal Isp Pulse current setting value signal Isb Base current setting value signal Pf Drive pulse signal

Claims

In a welding power supply for supplying electric power to an arc welding load, an output voltage detector, an output current detector, a differentiator that differentiates an output signal of the output current detector, an output signal of the output voltage detector, and A welding power supply apparatus comprising: an arithmetic unit that calculates an inductance value of a load circuit using an output signal of the differentiator as an input; and a control unit that switches an operation state based on an output of the arithmetic unit.

2. The welding power supply apparatus according to claim 1, wherein the control means for switching the operating state is a control means for making the pulse power supplied to the arc welding load constant in the pulse arc welding method.

The welding power supply device according to claim 1, wherein an output voltage setting device is used instead of the output voltage detector.