JP3874495B2 - Power supply for arc welding - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボット等による自動溶接に好適なアーク溶接用電源に関するものである。
【従来の技術】
例えば消耗電極式のアーク溶接をする場合、良好な溶接部を得るためには、ワイヤに給電するためのチップ先端とワークとの距離を一定に保つ必要がある。しかし、ロボット等により自動溶接をする場合、ワークの固定位置にはばらつきがある。そこで、溶接開始前にチップ先端とワークとの距離を測定し、チップ先端をワークに対して予め定めた値に補正してから溶接をするようにしている。両者の位置を確認する方法としては、チップとワークとの間に所定の電圧を印加しておき、チップ先端から所定の長さ突き出させたワイヤを触針にして前記電圧が0あるいは所定の電圧以下になる位置を探すことにより両者の位置を求めている。以下、特開平2−179361号公報に開示された技術を図により説明する。図5はロボットにより溶接をする場合の外部接続図である。図で、1はアーク溶接用電源で、ダイオード2を介して直流電圧を外部出力端子3、4間に出力する。5はプラス側の出力ケーブルで、外部出力端子3とチップ6を接続している。7はワイヤ。8はロボットで、チップ6を保持している。9はマイナス側の出力ケーブルで、外部出力端子4とワーク10を接続している。11は開始点検出ユニットで、内部に直流の高電圧を発生する電源部12と、リレー13を内蔵している。リレー13のa接点は抵抗成分14の一方の端子に、b接点は電源部のプラス側端子に、共通端子cは出力ケーブル5にそれぞれ接続されている。そして、抵抗成分14の他方の端子と電源部12のマイナス側端子は、それぞれ出力ケーブル9に接続されている。なお、抵抗成分14は溶接中に溶接電圧のフィードバックを行うための溶接電圧検出回路に含まれるものであり、大きさは数キロオーム程度である。15は制御装置で、ロボット8を制御すると共に、インターフェイス16、17を介して溶接電源1および開始点検出ユニット11を制御する。
以下、動作を説明する。ワイヤ7の先端とワーク10との距離を測定するときには、リレー13のb接点と共通端子cとを接続する。そして、ワイヤ7とワーク10の間に直流高電圧を印加する。この場合、印加する電圧値が高いから、ワーク10の表面に電気抵抗が大きい錆等が存在していても、両者間の短絡を確実に判定できる。なお、抵抗成分14を溶接電源1の出力回路に接続した状態で検出電圧を印加すると、抵抗成分14が回り回路になってワイヤ7とワーク10間に印加される電圧値が降下してしまい、両者間の短絡判定が不確実になる。
【発明が解決しようとする課題】
通常、アーク溶接用電源1の無負荷電圧は100V以下であるため、耐圧が低いダイオード2も使用される。このため、高い検出電圧を常に印加できるとは限らず、耐圧が低いダイオード2を使用したアーク溶接用電源1の場合は、検出電圧の値を下げる必要があった。また、溶接をするための装置数が多く、設置面積を必要とした。また、それぞれの装置を接続する信号ケーブルや制御用電源ケーブルの数が多くなり、保守点検が面倒であった。
本発明の目的は、上記した課題を解決し、保守点検が容易で、設置面積を必要とせず、さらにワイヤとワークの短絡を確実に判定することができるアーク溶接用電源を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項1の発明は、低電圧・大電流の出力を最終段に設けた半導体素子を介して外部出力端子に出力する溶接電圧出力回路を備えるアーク溶接用電源において、高電圧・小電流の出力を出力する検査電圧出力回路と、第1と第2のスイッチを備える切替回路と、短絡判定回路と、溶接電圧検出回路とを設け、前記半導体素子を前記検査電圧に耐えられるものとし、前記検査電圧出力回路の一方の出力端を第1のスイッチを介して前記外部出力端子の一方に、また他方の出力端を前記外部出力端子の他方にそれぞれ接続し、前記溶接電圧検出回路の一方の入力端を第2のスイッチを介して前記外部出力端子の一方に、また他方の入力端を前記外部出力端子の他方にそれぞれ接続し、前記短絡判定回路の一方の入力端を前記検査電圧出力回路の一方の出力端に、また他方の入力端を前記検査電圧出力回路の他方の出力端にそれぞれ接続し、前記切替回路により前記第1と第2のスイッチを排他制御すると共に、前記短絡判定回路の判定結果を外部に出力するように構成し、前記検査電圧出力回路、前記切替回路、前記短絡判定回路および前記溶接電圧検出回路を前記溶接電圧出力回路が収納される筐体に収納したことを特徴とする。
また、請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記第1または第2のスイッチのいずれか一方を閉じる時、前記切替回路は前記外部出力端子間の電圧が0であることを確認する手段を設けたことを特徴とする。
さらに、請求項3の発明は、請求項1の発明において、前記外部出力端子間に検査電圧が出力されていることを表示する手段を設けたことを特徴とする。
また、請求項4の発明は、請求項1の発明において、前記短絡判定回路に、電極とワークが短絡した場合と等価の信号を出力させる手段を設けたことを特徴とする。
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。◆
図1は本発明の一実施の形態に係るアーク溶接用電源を用いてロボットにより溶接をする場合の外部接続図であり、図5と同じものまたは同一機能のものは同一符号を付して説明を省略する。21は入力側ダイオードで、三相交流電源22の交流電圧を整流する。23はスイッチング回路で、通常IGBTやFET等の大電流スイッチング素子で構成され、入力側ダイオードで整流された電流を約20kHzの交流電流に変換しする。24はスイッチング制御回路でスイッチング回路23を構成する大電流スイッチング素子のON/OFFのタイミング制御を行う。25は高周波トランスである。そして、ダイオード2は直流300Vに十分耐えられるものが使用されている。26はリアクタである。27は溶接電圧検出回路で、電圧表示器27a、コンデンサ27b、抵抗27c、バリスタ27dで構成されている。そして、溶接電圧検出回路27のプラス側はスイッチ28の一方の端子に、マイナス側は外部出力端子4に接続されている。スイッチ28の他方の端子は外部出力端子3に接続されている。
30は絶縁トランスで、二次側巻線30aは整流用ダイオード31と共に検査電圧出力回路32を構成し、波高値約300V(以下、電圧Vaという。)の直流電圧を出力する。33は抵抗で、二次側巻線30aを流れる電流を数十mA以下に制限する。そして、検査電圧出力回路32のプラス側は抵抗33を介してスイッチ29の一方の端子に、マイナス側は外部出力端子4に接続されている。スイッチ29の他方の端子は外部出力端子3に接続されている。また、二次側巻線30bは整流用ダイオード34および電圧安定化回路35とで検出回路用電源を構成し、15Vの直流電圧を出力する。
40は短絡判定回路である。41,42は抵抗で、電圧Vaを分圧する。43はツェナーダイオード、44はコンデンサ44である。ここで、ツェナーダイオード43の両端の電圧はVbである。45は基準電圧発生回路で、基準電圧Vcを電圧比較器46に入力する。電圧比較器46はVc≧Vbのとき短絡信号Sを出力する。47はスイッチで、端子はツェナーダイオード43の両端に接続されている。
50は切替回路で、制御装置15からの指令により、スイッチ28、29、47を切り換える。また、51はランプで、スイッチ29が閉じると点灯するように構成されている。そして、上記検査電圧出力回路32、切替回路50、短絡判定回路40および溶接電圧検出回路27は溶接電圧出力回路を収納するアーク溶接用電源1の筐体に収納されている。
次に、本実施の形態の動作を図2により説明する。図2は本実施の形態の動作を示すフローチャートである。なお、チップ6は移動原点にあり、チップ6の先端からワイヤ7を所定の長さ突き出させてあり、スイッチング制御回路24はオフされている。
先ず、外部出力端子3と外部出力端子4の間の端子間電圧が0であることを確認し(手順S10)、0でない場合は、0になるのを待つ。端子間電圧が0になったら、スイッチ28を開く(手順S20)。次に、スイッチ29を閉じると(手順S30)、外部出力端子3と外部出力端子4の間に電圧Vaが印加されると共に、ランプ51が点灯する。そして、短絡信号Sが出力されるまで、チップ6を現在位置を確認しながら所定の方向に移動させ(手順S40)、短絡信号Sが出力されたら(手順S50)、移動を停止して(手順S60)移動原点からの距離を求め、予めプログラムされた位置と実際の位置との誤差を計算する。そして、位置測定作業が総て完了したかどうかを確認し(手順S70)、終了していない場合は手順S40の処理に戻り、位置測定作業が終了の場合はスイッチ29を開いてから(手順S80)、スイッチ28を閉じる(手順S90)。
次に、図3により、短絡判定回路40の動作をさらに詳細に説明する。図3は電圧Va、Vb、Vcのタイミングチャートである。ワイヤ7の先端がワーク10に接触すると(図中の時間Ta)、電圧Vaは直ちに約0に下がる。この結果、電圧Vbは抵抗41、42およびコンデンサ43からなるCR回路で決まる時定数によって低下する。そして、Vc≧Vbになると(図中の時間Tb)、電圧比較器46は短絡信号S(論理値1の信号)を出力する。なお、接触していたワイヤ7がワーク10から離れると(図中の時間Tc)、ワイヤ7とワーク10との間には再び電圧Vaが印加される。また、電圧Vbは上記CR回路で決まる時定数によって上昇し、Vb>Vcになると(図中の時間Td)、短絡信号S(論理値1の信号)は停止する(論理値0の信号になる)。なお、時間Taと時間Tbおよび時間Tcと時間Tdとの間には20msec程度のずれが発生するが、実用上問題になることはない。また、手順S20において、スイッチ28を開く前に外部出力端子3と外部出力端子4の間の端子間電圧が0であることを確認するのは、溶接終了信号が出された後であっても、リアクタ26にエネルギが残っている場合があるからである。なお、溶接終了信号が出されてから所定時間(2秒以上)後にスイッチ28を開く場合には、外部出力端子3と外部出力端子4の間の端子間電圧の確認を省略することができる。
次に、スイッチ47の動作を図4により説明する。スイッチ29を開いた状態でスイッチ47を閉じると、電圧Vbは直ちに0になり、短絡信号Sが出力される。そして、再びスイッチ47を開くと、短絡信号Sは直ちに停止する。このように、電圧Vaを印加せず、また、ワイヤ7とワーク10とを接触させなくても短絡状態を作ることができるから、例えば、制御装置15と溶接用電源1間の信号ケーブルの接続状態等を容易に確認することができる。
なお、スイッチ47の開閉は手動にしても良い。また、ランプ51の代わりにブザーを用いても良い。さらに、スイッチ28とスイッチ29を別のスイッチで構成したが、接点間の耐圧が高く、信号同士が短絡しなければ、NC接点回路とNO接点回路を備える1つの制御リレー接点回路に代えてもよい。
また、本発明は、消耗電極式のアーク溶接に限られるものではなく、TIG溶接等の非消耗電極式のアーク溶接にも使用することができる。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、低電圧・大電流の出力を最終段に設けた半導体素子を介して外部出力端子に出力する溶接電圧出力回路を備えるアーク溶接用電源において、高電圧・小電流の出力を出力する検査電圧出力回路と、第1と第2のスイッチを備える切替回路と、短絡判定回路と、溶接電圧検出回路とを設け、前記半導体素子を前記検査電圧に耐えられるものとし、前記検査電圧出力回路の一方の出力端を第1のスイッチを介して前記外部出力端子の一方に、また他方の出力端を前記外部出力端子の他方にそれぞれ接続し、前記溶接電圧検出回路の一方の入力端を第2のスイッチを介して前記外部出力端子の一方に、また他方の入力端を前記外部出力端子の他方にそれぞれ接続し、前記短絡判定回路の一方の入力端を前記検査電圧出力回路の一方の出力端に、また他方の入力端を前記検査電圧出力回路の他方の出力端にそれぞれ接続し、前記切替回路により前記第1と第2のスイッチを排他制御すると共に、前記短絡判定回路の判定結果を外部に出力するように構成し、前記検査電圧出力回路、前記切替回路、前記短絡判定回路および前記溶接電圧検出回路を前記溶接電圧出力回路が収納される筐体に収納したから、従来アーク溶接用電源と開始点ユニットおよびインターフェイス等を接続していた信号ケーブルや制御ケーブルの接続作業が不要になり、保守点検が容易になると共に設置面積を小さくでき、しかもワイヤとワークの短絡を確実に判定することができる。また、高電圧を出力している時には、ランプで表示するから、誤操作、感電等のトラブルを未然に防ぐことができる。さらに、スイッチを操作させるだけで擬似的に短絡検出を行えるため、保守点検が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係るアーク溶接用電源を用いてロボットにより溶接をする場合の外部接続図である。
【図2】本実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図3】電圧Va、Vb、Vcのタイミングチャートである。
【図4】スイッチ47の動作を説明する図である。
【図5】従来の、アーク溶接用電源を用いてロボットにより溶接をする場合の外部接続図である。
【符号の説明】
1 アーク溶接用電源
2 ダイオード
3,4 外部出力端子
27 溶接電圧検出回路
28,29 スイッチ
32 検査電圧出力回路
40 短絡判定回路
50 切替回路BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an arc welding power source suitable for automatic welding by a robot or the like.
[Prior art]
For example, when consumable electrode type arc welding is performed, in order to obtain a good weld, it is necessary to keep the distance between the tip of the tip for supplying power to the wire and the workpiece constant. However, when automatic welding is performed by a robot or the like, the fixed position of the workpiece varies. Therefore, the distance between the tip end and the workpiece is measured before welding is started, and the tip end is corrected to a predetermined value with respect to the workpiece before welding. As a method for confirming both positions, a predetermined voltage is applied between the tip and the workpiece, and the voltage is set to 0 or a predetermined voltage using a wire protruding a predetermined length from the tip of the tip as a stylus. Both positions are obtained by searching for the following positions. Hereinafter, the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-179361 will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is an external connection diagram in the case of welding by a robot. In the figure,
The operation will be described below. When measuring the distance between the tip of the wire 7 and the
[Problems to be solved by the invention]
Usually, since the no-load voltage of the arc
An object of the present invention is to provide a power supply for arc welding that solves the above-described problems, is easy to perform maintenance and inspection, does not require an installation area, and can reliably determine a short circuit between a wire and a workpiece.
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, when the first or second switch is closed, the switching circuit confirms that the voltage between the external output terminals is zero. It is characterized in that means for performing the above is provided.
Further, the invention of
The invention of claim 4 is characterized in that, in the invention of
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments. ◆
FIG. 1 is an external connection diagram in the case of welding by a robot using an arc welding power source according to an embodiment of the present invention, and the same or the same function as in FIG. Is omitted. An
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the present embodiment. The chip 6 is at the moving origin, the wire 7 is protruded from the tip of the chip 6 by a predetermined length, and the switching
First, it is confirmed that the inter-terminal voltage between the
Next, the operation of the short
Next, the operation of the
Note that the
The present invention is not limited to consumable electrode type arc welding, but can also be used for non-consumable electrode type arc welding such as TIG welding.
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, in an arc welding power source including a welding voltage output circuit that outputs a low voltage / large current output to an external output terminal via a semiconductor element provided in the final stage, An inspection voltage output circuit for outputting current, a switching circuit including first and second switches, a short-circuit determination circuit, and a welding voltage detection circuit are provided, and the semiconductor element can withstand the inspection voltage. The one output terminal of the inspection voltage output circuit is connected to one of the external output terminals via a first switch, and the other output terminal is connected to the other of the external output terminals. One input terminal is connected to one of the external output terminals via a second switch, the other input terminal is connected to the other of the external output terminal, and one input terminal of the short-circuit determination circuit is connected to the inspection voltage. One output terminal of the output circuit and the other input terminal are connected to the other output terminal of the test voltage output circuit, respectively, and the first and second switches are exclusively controlled by the switching circuit, and the short circuit The determination result of the determination circuit is configured to be output to the outside, and the inspection voltage output circuit, the switching circuit, the short circuit determination circuit, and the welding voltage detection circuit are housed in a housing in which the welding voltage output circuit is housed. This eliminates the need to connect the signal cable and control cable that previously connected the arc welding power supply, starting point unit, interface, etc., facilitates maintenance and inspection, and reduces the installation area. A short circuit can be reliably determined. In addition, since a lamp is displayed when a high voltage is being output, troubles such as erroneous operation and electric shock can be prevented. Furthermore, since a short circuit can be detected in a pseudo manner simply by operating the switch, maintenance and inspection are easy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external connection diagram in the case of welding by a robot using a power source for arc welding according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the present embodiment.
FIG. 3 is a timing chart of voltages Va, Vb, and Vc.
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of a
FIG. 5 is an external connection diagram in the case of welding by a robot using a conventional arc welding power source.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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JPH1119772A JPH1119772A (en) | 1999-01-26 |
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