JP3945487B2 - 消耗電極用溶接装置 - Google Patents

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Description

本発明は、溶接ワイヤを送給して溶接ワイヤと母材間にアークを発生させて溶接を行う消耗電極用溶接装置に関するものである。
従来の消耗電極用溶接装置のワイヤの送給手段は、スイッチング素子を閉じた後、モータコイル両端を短絡または抵抗を介して接続し、モータ部に発生する逆起電圧を速く低下させモータ部の回転エネルギーを減少させ、制動をかけていた（例えば特許文献１参照）。
この従来の構成について図４を用いて説明する。
図４は従来の消耗電極用溶接装置の溶接ワイヤの送給手段の構成を示しており、１０１は溶接電源、１０２は溶接電源１０１からの駆動電流によって溶接ワイヤを送給する送給手段、１０３は送給手段１０２内部に配置したモータ、１０４は溶接電源１０１内部に配置したモータ制御手段、１０４ａはモータ制御手段１０４によって開閉動作してモータ１０３の駆動電流を制御するスイッチング素子、１０５はモータ制御手段１０４によってモータ１０３の駆動時に開、モータ１０３の停止時に閉となすスイッチング素子からなるモータ停止手段、１０６はモータ駆動電源、１０７ａ、１０７ｂは溶接電源１０１と送給手段１０２間を接続する制御線である。
そして、モータ駆動電源１０６は、モータ駆動電源１０６とスイッチング素子１０４ａとモータ１０３の直列接続によって回路を形成していた。
また、スイッチング素子１０４ａとモータ１０３の接続点とモータ１０３の他端、すなわち、モータ１０３の両端にはモータ停止手段１０５を接続していた。
また、スイッチング素子１０４ａの開閉制御信号の入力端にモータ制御手段１０４の制御信号を入力するように接続していて、モータ停止手段１０５のスイッチング素子の開閉制御信号の入力端にモータ制御手段１０４の制御信号を入力するように接続していた。
その動作は、モータ制御手段１０４からスイッチング素子１０４ａへのモータ駆動信号がＯＦＦとなると、スイッチング素子１０４ａが開状態となる。
一方、モータ制御手段１０４はモータ停止手段１０５へ回路を閉じる信号を出力し、モータ１０３に発生する逆起電圧を速く低下させ、モータ１０３の回転エネルギーを減少させ、制動をかけていた。
特開２００２−２８３０５２号公報
しかし、従来の消耗電極用溶接装置では、溶接電源１０１と送給手段１０２間の距離が長くなるにつれ制御線１０７ａ、１０７ｂを長くする必要があった。
従って、モータ１０３を停止する場合に、その制御線１０７ａ、１０７ｂが長くなるにつれて抵抗分が増え、モータ停止手段１０５が駆動しても制御線１０７ａ、１０７ｂで発生する抵抗を介してゆっくりと停止してしまっていた。
それゆえ、モータ１０３を停止した時の停止時間が長くなり、制御線１０７ａ、１０７ｂを延長した場合には溶接終了時に溶接ワイヤが施工対象となる母材に融着しやすくなるという課題を有していた。
本発明は、制御線を延長してもモータの停止時間に影響しない消耗電極用溶接装置を提供することを目的とする。
本発明は溶接電源と、溶接ワイヤを送給する送給手段と、前記送給手段に用いるモータと、前記モータを駆動制御するモータ制御手段と、前記モータを停止させる第１のモータ停止手段を備え、前記溶接電源内に前記モータ制御手段と前記第１のモータ停止手段を配置し、前記送給手段に、前記モータに供給する電流と電圧と電力の少なくとも１つを検出する検出手段と、前記検出手段の検出値とモータの駆動時の設定値を比較する比較手段と、前記比較手段の出力によってモータを停止させる第２のモータ停止手段を配置し、前記溶接電源と前記送給手段を制御線で接続するものである。
この構成によれば、第２のモータ停止手段とモータの間の制御線の長さが溶接電源と送給手段の距離に関係なく、溶接電源と送給手段間の制御線を延長してもモータの停止時間に影響しない。
以上のように、本発明は溶接電源とワイヤの送給手段との距離が長くなってもモータの停止時間に影響しない消耗電極用溶接装置を簡単で安価な構成で提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１において、１は溶接電源、２は溶接電源１からの駆動電流によって溶接ワイヤを送給する送給手段、３は送給手段２内部に配置したモータ、４は溶接電源１内部に配置したモータ制御手段、４ａはモータ制御手段４によって開閉動作してモータ３の駆動電流を制御するスイッチング素子、５ａはモータ制御手段４によってモータ３の駆動時に開、モータ３の停止時に閉となすスイッチング素子からなる第１のモータ停止手段、６はモータ駆動電源、７ａ、７ｂは溶接電源１と送給手段２間を接続する制御線であり、これらの構成は従来のものと略同じ構成となっている。
ここで、本実施の形態１において特徴とする構成について説明する。
８は制御線７ａの送給手段２内の一部に設けた検出手段で、ここではモータ電流により電圧を発生することのできるシャント抵抗を用いる。
９ａは比較手段で、検出手段８（シャント抵抗）の両端と接続して検出手段８に発生した電圧とあらかじめ設定された電圧とを比較してモータ３に駆動電流が供給されているか判別して制御信号を送信する。また、この比較手段９ａは内部に充電電源手段（図示せず）を有しており、制御線７ａ、７ｂ間に接続してモータ駆動電流から充電するようにしていて、充電後はモータ駆動電流の有無に関係なく所定の時間、制御信号を出力し続けることができるようになっている。
５ｂは第２のモータ停止手段で、モータ３を停止させるときに比較手段９ａからの制御信号によりモータ３の両端を閉状態にするように接続してる。
次に、その動作を説明する。
先ず、溶接する場合、所望の溶接ワイヤ（図示せず）の送給速度（略定速度）になるようにモータ駆動電源６からモータ３にモータ駆動電流を与えて溶接ワイヤを送給し、溶接ワイヤと母材（図示せず）間に溶接電源１から溶接電力を供給してアークを発生させて溶接を行う。
この所望の溶接ワイヤの送給速度（略定速度）にするために、モータ制御手段４によってスイッチング素子４ａの開閉動作を制御し、必要とするモータ駆動電流を制御線７ａ、７ｂを経由して送給手段２内のモータ３へ供給するとともに、第１のモータ停止手段５ａを開状態とする制御信号をモータ制御手段４から第１のモータ停止手段５ａに出力する。
モータ駆動電流が流れると、比較手段９ａ内の充電電源手段も充電を開始する。
また、モータ駆動電流が検出手段８を流れると、その両端に電圧が発生し、この発生した電圧があらかじめ定めた電圧以上であることを比較手段９ａが判定した場合には第２のモータ停止手段５ｂに対して開状態となる制御信号（ＯＦＦ信号）を出力する。
この第２のモータ停止手段５ｂは比較手段９ａに充電されていない状態では閉状態（モータ停止）を行うことができないため、モータ３に対してモータ停止解除状態となっている。
一方、時間がたって比較手段９ａが充電された状態でも、第２のモータ停止手段５ｂは制御信号に対して応答できる状態となるのでモータ駆動電流が所定量流れているのならモータ停止解除状態を維持する。
次に、溶接終了時にはモータ３を停止するためにモータ制御手段４からモータ駆動電流を遮断する制御信号をスイッチング素子４ａに出力するとともに、第１のモータ停止手段５ａに閉状態となるように制御信号を出力する。
このときモータ３は慣性に従って回転を続けようとし誘起電圧を発生し、今まで駆動していた電流方向とは逆方向に電流が流れる。
従って、検出手段８にはモータを駆動していたときとは正反対のマイナスの電圧が発生する。
比較手段９ａはこの電圧を受け、あらかじめ設定された電圧以下になったことを判別し、第２のモータ停止手段５ｂに対して閉状態となる制御信号（ＯＮ信号）を出力する。
そして、第２のモータ停止手段５ｂはモータ３の両端子を短絡してモータ３を停止する。
なお、本実施の形態ではあらかじめ定めた値として、溶接条件に応じた適切な値を設定することで比較手段９ａが正確な判別を行えるようにしている。
以上のように、本実施の形態によればモータ停止時に検出手段８からの検出値により比較手段９ａがあらかじめ設定された電圧以下になったことを検出し、これを受けて第２のモータ停止手段５ｂが停止動作を行うことができ、溶接電源１と送給手段２との間の制御線７ａ、７ｂの距離に関係なくモータ３の停止動作を行うことができる。
（実施の形態２）
図２において、実施の形態１と同じ構成については同じ符号を付して、その説明を省略する。
本実施の形態の特徴とする構成は比較手段９ｂにあり、検出手段８からの検出値とあらかじめ定めた値として０を用いている点に構成上の相違点がある。
すなわち、検出手段８の値（シャント抵抗を用いた場合は電圧）が正極の場合には第２のモータ停止手段５ｂに開状態となる制御信号（ＯＦＦ信号）を出力し、検出手段８の値（シャント抵抗を用いた場合は電圧）が逆極の場合には第２のモータ停止手段５ｂに閉状態となる制御信号（ＯＮ信号）を出力する正逆判定回路を備えている点が実施の形態１と異なる。
以下，本実施の形態における動作を説明する。
先ず、溶接する場合、所望の溶接ワイヤ（図示せず）の送給速度（略定速度）になるようにモータ駆動電源６からモータ３にモータ駆動電流を与えて溶接ワイヤを送給し、溶接ワイヤと母材（図示せず）間に溶接電源１から溶接電力を供給してアークを発生させて溶接を行う。
この所望の溶接ワイヤの送給速度（略定速度）にするために、モータ制御手段４によってスイッチング素子４ａの開閉動作を制御し、必要とするモータ駆動電流を制御線７ａ、７ｂを経由して送給手段２内のモータ３へ供給するとともに、第１のモータ停止手段５ａを開状態とする制御信号をモータ制御手段４から第１のモータ停止手段５ａに出力する。
モータ駆動電流が流れると、比較手段９ｂ内の充電電源手段も充電を開始する。
また、モータ駆動電流が検出手段８を流れると、その両端に正極の電圧が発生し、比較手段９ｂは第２のモータ停止手段５ｂに対して開状態となる制御信号（ＯＦＦ信号）を出力する。
この第２のモータ停止手段５ｂは比較手段９ｂに充電されていない状態では閉状態（モータ停止）を行うことができないため、モータ３に対してモータ停止解除状態となっている。
一方、時間がたって比較手段９ｂが充電された状態でも、第２のモータ停止手段５ｂは制御信号に対して応答できる状態となるのでモータ駆動電流が所定量流れているのならモータ停止解除状態を維持する。
次に、溶接終了時にはモータ３を停止するためにモータ制御手段４からモータ駆動電流を遮断する制御信号をスイッチング素子４ａに出力するとともに、第１のモータ停止手段５ａに閉状態となるように制御信号を出力する。
このときモータ３は慣性に従って回転を続けようとし誘起電圧を発生し、今まで駆動していた電流方向とは逆方向に電流が流れる。
従って、検出手段８にはモータを駆動していたときとは正反対の逆極の電圧が発生するので、比較手段９ｂは、第２のモータ停止手段５ｂに対して閉状態となる制御信号（ＯＮ信号）を出力する。
そして、第２のモータ停止手段５ｂはモータ３の両端子を短絡してモータ３を停止する。モータ３の回転が停止するとモータ３に逆極の電圧が発生しなくなるため、比較手段９ｂは第２のモータ停止手段５ｂに対してＯＦＦ信号を出力し、モータ停止を解除する。
以上のように、本実施の形態によればモータ停止時に逆極電圧を検出し、モータの停止動作を行うことにより溶接電源１と送給手段２との間の制御線７ａ、７ｂの距離に関係なくモータ３の停止動作を行うことができ、さらに第２のモータ停止手段５ｂにおけるモータ停止の解除がモータ停止後すぐに行えるため比較手段９ｂが放電するまでに再スタートを行ってもモータ停止解除の切替時間が遅れないという利点がある。
（実施の形態３）
図３において、実施の形態１、２と同じ構成については同じ符号を付して、その説明を省略する。
本実施の形態の特徴とする構成は第１のモータ停止手段５ａの配置位置にあり、送給手段２内に第１のモータ停止手段５ａを設けている点に構成上の相違点がある。
このため、モータ制御手段４から第１のモータ停止手段５ａへの制御線７ｃを溶接電源１と送給手段２の間に設けている。
以下，本実施の形態における動作を説明する。
先ず、溶接する場合、所望の溶接ワイヤ（図示せず）の送給速度（略定速度）になるようにモータ駆動電源６からモータ３にモータ駆動電流を与えて溶接ワイヤを送給し、溶接ワイヤと母材（図示せず）間に溶接電源１から溶接電力を供給してアークを発生させて溶接を行う。
この所望の溶接ワイヤの送給速度（略定速度）にするために、モータ制御手段４によってスイッチング素子４ａの開閉動作を制御し、必要とするモータ駆動電流を制御線７ａ、７ｂを経由して送給手段２内のモータ３へ供給するとともに、第１のモータ停止手段５ａを開状態とする制御信号をモータ制御手段４から制御線７ｃを介して第１のモータ停止手段５ａに出力する。
次に、溶接終了時にはモータ３を停止するためにモータ制御手段４からモータ駆動電流を遮断する制御信号をスイッチング素子４ａに出力するとともに、第１のモータ停止手段５ａに閉状態となるように制御信号を出力する。
このときモータ３は慣性に従って回転を続けようとし誘起電圧を発生し、今まで駆動していた電流方向とは逆方向に電流が流れるが、第１のモータ停止手段５ａが閉状態なので、モータ３に発生する逆起電圧を速く低下させてモータ３の回転エネルギーを減少させ、制動をかけることができる。
以上のように、本実施の形態によれば第１のモータ停止手段５ａを送給手段２内部に配置したので、溶接電源１と送給手段２との間の制御線７ａ、７ｂの距離に関係なくモータ３の停止動作を行うことができる。
本発明の消耗電極用溶接装置は、溶接電源と送給手段間の距離が長くなっても安定してモータを停止することができ、建機業界、自動車業界、造船業界などの溶接電源と送給手段間の距離を長くして使用する際に有用である。
本発明の実施の形態１における構成図 本発明の実施の形態２における構成図 本発明の実施の形態３における構成図 従来の消耗電極用溶接装置の構成図
符号の説明
１・・・溶接電源
２・・・送給手段
３・・・モータ
４・・・モータ制御手段
５ａ・・・第１のモータ停止手段
５ｂ・・・第２のモータ停止手段
６・・・モータ駆動電源
７ａ、７ｂ・・・制御線
８・・・検出手段
９ａ、９ｂ・・・比較手段

Claims (3)

  1. 溶接電源と、溶接ワイヤを送給する送給手段と、前記送給手段に用いるモータと、前記モータを駆動制御するモータ制御手段と、前記モータを停止させる第１のモータ停止手段を備え、前記溶接電源内に前記モータ制御手段と前記第１のモータ停止手段を配置し、前記送給手段に、前記モータに供給する電流と電圧と電力の少なくとも１つを検出する検出手段と、前記検出手段の検出値とモータの駆動時の設定値を比較する比較手段と、前記比較手段の出力によってモータを停止させる第２のモータ停止手段を配置し、前記溶接電源と前記送給手段を制御線で接続した消耗電極用溶接装置。
  2. 検出手段による検出値が一定範囲以上の場合には第２のモータ停止手段を非動作とし、検出手段による検出値が一定範囲以下の場合には第２のモータ停止手段を動作させてモータを停止する請求項１記載の消耗電極用溶接装置。
  3. 検出手段の検出値として電圧を用い、検出した電位が正極の場合には第２のモータ停止手段を非動作とし、検出した電位が逆極の場合には第２のモータ停止手段を動作させてモータを停止する請求項１記載の消耗電極用溶接装置。
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