JP4304786B2

JP4304786B2 - 消耗電極式アーク溶接の短絡状態検出方法および溶接装置

Info

Publication number: JP4304786B2
Application number: JP27239999A
Authority: JP
Inventors: 茂樹米森; 邦雄久保; 朗子植田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-09-27
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2019-09-27
Also published as: JP2001096364A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消耗電極式アーク溶接のアークスタート時の短絡状態を極めて簡単に検出できる消耗電極式アーク溶接の検出方法および溶接装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤを略定速度で送給し、短絡とアークを交互に繰り返しながら溶接をするＣＯ₂あるいはマグ溶接ではアークスタート時に母材とワイヤが短絡した状態を検出する方法が数種ある。
【０００３】
（従来技術１）
まず、第一の従来技術にアークスタート時の短絡した状態を検出する方法に出力電流検出器を使用したものがある。
【０００４】
出力電流検出器は出力回路と溶接出力を行うための出力端子の間に接続されたケーブルに組み込まれ、前記ケーブルに電流が流れた際にケーブルのまわりに磁束が発生し、その磁束を電圧に変換している。
【０００５】
第一の従来技術では磁束を電圧に変換した際の電圧変化を判定することによりアークスタート時の短絡状態を検出している。
【０００６】
（従来技術２）
また、第２の従来技術では前記出力端子と出力回路との間にシャント抵抗を挿入し、シャント抵抗に電流が流れた際のシャント抵抗間の電圧変化を判定することにより短絡状態を検出している。
【０００７】
また、従来技術１または従来技術２の方法は元来出力電流値を測定するために溶接装置内に具備されている。
【０００８】
（従来技術３）
また、溶接状態を検出するものとして特開平５−３２９６４０号がある。
【０００９】
この場合、溶接途中に二次巻き線を備えるリアクタの二次側の電圧の変化を判定することにより短絡期間とアーク期間を判別している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術１または従来技術２は、溶接装置の電流出力に応じた出力電流検出器またはシャント抵抗を用いているため、アークスタート時の短絡状態を検出する判定レベルを外部ノイズからの影響を無くすために高くしており、ワイヤが母材に短絡してから数ｍｓの遅れを生じる。
【００１１】
そのため、アークスタート時の制御が遅れてしまう。
【００１２】
また、前記短絡状態の検出レベルを低くした場合、従来技術１ではアークスタート時の無負荷電圧発生時のノイズ等に反応し易いため短絡状態の判定間違いが発生しやすい。
【００１３】
そのため、アークスタート時の制御にばらつきが生じてしまう。
【００１４】
また、従来技術１または従来技術２を行うためには、主回路とは関係のない電流検出器またはシャント抵抗を溶接装置に特別に具備しなければならないうえに、実際に使用するためには温度上昇テストを行ったり、固定する方法を思案する等の手間がかかってしまう。
【００１５】
また、従来技術３では溶接出力中の短絡期間とアーク期間を判定するためにリアクタに２次巻き線を施し、アーク中を含む出力電流に増減変化のない時の電圧を拾っているため、無負荷電圧出力中に励時電流がリアクタに流れた際の電圧に反応する場合がある。
【００１６】
また、二次巻き線側からの電圧で判定を行っているため、溶接機内に具備されている変圧器などの磁束による影響を受けやすくなってしまう。
【００１７】
また、従来技術３は溶接中の短絡期間とアーク期間の判定を行うのが主の方法であるので、リアクタに巻かれた２次巻き線の巻き数はアーク期間の判定を行うためにリアクタの巻き数よりも多くなる。
【００１８】
よって、更に、溶接機内部または外部の磁束の影響やノイズの影響を受けやすくなる。
【００１９】
本発明はこれら従来の課題を解決するもので、簡単かつ正確に短絡状態を検出できる検出方法および溶接装置を提供するものである。
【００２０】
【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では、出力回路に接続された直流リアクタに発生する端子間電圧を測定し、測定した端子間電圧と予め定めた値とを比較することによりアークスタート時の短絡状態を検出している。
【００２１】
本発明により、直流リアクタ間電圧を測定しているので別途短絡状態を検出するための部品を具備する必要が無く、アークスタート時にワイヤが母材に短絡するまでの期間は常に同電位であるため、無負荷電圧発生時のノイズに影響されない。
【００２２】
また、本発明では短絡状態の判定を一定期間保持している。
【００２３】
本発明により、アークスタート時の短絡状態の判定を一定期間保持しているので、微少短絡が行われた場合でもアークスタート時の短絡状態を保持しており、短絡開始時から多少も遅れることなく、また安定して制御することができる。
【００２４】
また、本発明では検出された前記短絡状態によりアークスタート開始期間と溶接期間とを切り換えている。
【００２５】
本発明により、アークスタート時の制御を円滑に行うことができ、スタート時の制御をより確実に行うことができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の消耗電極式アーク溶接の短絡状態検出方法および溶接装置の実施の形態１について図面を参照しながら説明する。
【００２７】
本実施の形態１は請求項１および請求項２に係わる。
【００２８】
２は交流電圧を変圧するための変圧器、３は変圧された交流電圧を直流電圧に整流するための整流ダイオード、４は溶接出力電圧を出力するための出力回路部、５は前記出力回路部４から出力される直流電圧のリップルを平滑にするためのリアクタ、６は溶接するためのワイヤ、７は前記ワイヤ６を送給するためのモータ、８は母材、９は前記リアクタから発生する逆起電圧を検出するための電圧検出部、１０は前記電圧検出部から検出された電圧とあらかじめ定めた値とを比較することにより短絡状態を判定するための短絡状態判定部、１１は前記短絡状態判定部から判定される状態を得て制御を行うための制御回路部、１は前記制御回路部１１からの信号を受け溶接出力を調整する駆動回路部、１２は前記制御回路部１１からの指令により前記モータ７を駆動するためのモータ駆動回路部である。
【００２９】
本実施の形態１は、以上のように構成され、動作について次に説明する。
【００３０】
溶接開始時に出力回路部３は駆動回路部１が制御回路部１１からの出力指令信号を受けることでワイヤ６と母材８との間に無負荷電圧を出力する。
【００３１】
前記無負荷電圧出力と同時に前記制御回路部１１はモータ駆動回路部１２に駆動指令を送り、前記駆動指令を受けたモータ駆動回路部１２はモータ７にモータ電圧を印可することでモータを回転させ、ワイヤ６を送給する。
【００３２】
前記ワイヤ６が母材８に短絡した際、リアクタ５に短絡電流が流れ込み前記リアクタ５は逆起電圧を発生する。
【００３３】
前記逆起電圧を電圧検出部９で検出し電圧信号を短絡状態判定部１０に送る。
【００３４】
前記短絡状態判定部１０は予め定めた値である０Ｖと前記電圧信号を比較し、前記電圧信号が０Ｖより高い電圧信号である場合には短絡状態であると判定する。
【００３５】
前記短絡状態判定部１０が短絡である場合に、前記制御回路部１１に信号を送り、前記制御回路部１１は前記信号を受けてスタートの制御を行う。
【００３６】
以上の動作により、アークスタート時の短絡状態を判定する。
【００３７】
以上のように本実施の形態１によれば、ワイヤ６と母材８間に無負荷電圧を出力された状態からワイヤ６と母材８が短絡した瞬間に短絡状態を検出することができるので短絡を早期に検出できる。
【００３８】
また、ワイヤ６と母材８が短絡を行っていない開放状態であるときにはリアクタ５には逆起電圧は発生しない。
【００３９】
また、前記開放状態の時はリアクタ間に電流が流れないためリアクタ間の電位は常に同電位となりアークスタート時にノイズが発生していても、影響を受けない。
【００４０】
（実施の形態２）
以下、本発明の消耗電極式アーク溶接の短絡状態検出方法および溶接装置の実施の形態２について図面を参照しながら説明する。本実施の形態２は請求項３に係わる。
【００４１】
図２は消耗電極式アーク溶接機の構成並びに本実施の形態２を行うための回路構成を表している。
【００４２】
尚、実施の形態１で示した図１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
【００４３】
本実施の形態２が実施の形態１と異なる点は、短絡状態判定部１０からの信号を短絡状態保持回路１３で受ける事にある。
【００４４】
本実施の形態２は、以上のように構成され、動作について次に説明する。
【００４５】
アークスタート時の前記無負荷電圧状態からワイヤ６と母材８が短絡した状態で短絡時間の短い微少短絡が発生した場合、電圧検出部９は短絡時間に適応した短い時間の電圧を検出する。
【００４６】
そこで短絡状態判定部１０は前記電圧検出部９からの信号を受けて短絡状態を判定するので短い前記微少短絡が発生した場合には短い期間のみ短絡状態であると判定する。
【００４７】
前記短い期間の短絡状態の判定信号を短絡状態保持回路部１３が受け前記ワイヤ６と前記母材８が短絡し、溶接が開始したことを保持しているので、短絡状態保持回路部１３からの信号を制御回路部１１が受け、制御回路部１１はスタート制御をアークスタート時の短絡の大小に係わらず確実に行うことができる。
【００４８】
（実施の形態３）
以下、本発明の消耗電極式アーク溶接の短絡状態検出方法および溶接装置の実施の形態３について図面を参照しながら説明する。本実施の形態３は請求項４に係わる。
【００４９】
図１においてワイヤ６と母材８が開放状態であるアークスタート時に制御回路部１１はモータ駆動回路部１２に対し溶接開始直前の初期モータ駆動指令信号を送る。
【００５０】
前記モータ駆動指令信号により前記モータ駆動回路部１２はモータ７に初期モータ指令電圧を送る。
【００５１】
前記ワイヤ６は前記モータ７により送給され、母材８に接触し、短絡が起こる。
【００５２】
前記短絡が発生した場合に短絡状態判定部１０が短絡状態である信号を制御回路部１１に送る。
【００５３】
前記信号を受けた前記制御回路部１１はモータ駆動回路部１２に溶接条件のモータ駆動指令信号を送る。
【００５４】
前記モータ駆動回路部１２は前記モータ指令信号を受け前記モータ７に溶接条件のモータ指令電圧を送る。
【００５５】
このようにして、本発明では、検出された前記短絡状態によりアークスタート開始期間と溶接期間とで条件を切り替えて制御することができる。また、スタート時の制御を円滑かつ確実に行うことができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１ないし請求項２に係わる本発明の消耗電極式アーク溶接の短絡状態検出方法および溶接装置はワイヤと母材間に無負荷電圧を出力された状態から前記ワイヤと前記母材が短絡した瞬間に短絡状態を検出することができるので短絡を早期に検出でき、アークスタート時にノイズが発生していても、影響を受けない。
【００５７】
また、請求項３に係わる本発明の消耗電極式アーク溶接の短絡状態検出方法および溶接装置はスタート制御をアークスタート時の短絡の大小に係わらず確実に行うことができる。
【００５８】
また、請求項４に係わる本発明の消耗電極式アーク溶接の短絡状態検出方法および溶接装置は検出された短絡状態によりアークスタート開始期間と溶接期間とで条件を切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１，３における溶接装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態２における溶接装置のブロック図
【符号の説明】
１駆動回路部
２変圧器
３整流ダイオード
４出力回路部
５リアクタ
６ワイヤ
７モータ
８母材
９電圧検出部
１０短絡状態判定部
１１制御回路部
１２モータ駆動回路部
１３短絡状態保持回路

Claims

ワイヤを略定速度で送給し、スタート時に短絡が発生する消耗電極式アーク溶接の短絡状態検出方法において、前記ワイヤと母材との間に無負荷電圧を出力し、出力回路に接続された直流リアクタに発生する端子間電圧を測定し、測定した端子間電圧と予め定めた値とを比較することによりアークスタート時の短絡状態を検出することを特徴とする消耗電極式アーク溶接の短絡状態検出方法。
ワイヤを略定速度で送給し、スタート時に短絡が発生する消耗電極式アーク溶接の溶接装置において、前記ワイヤと母材との間に無負荷電圧を出力する出力回路と、前記出力回路に接続された直流リアクタに発生する端子間電圧を測定する手段と、測定した端子間電圧と予め定めた値とを比較することによりアークスタート時の短絡状態を検出する手段を備えたことを特徴とする消耗電極式アーク溶接装置。
短絡状態の判定を一定期間保持することを特徴とする請求項２記載の消耗電極式アーク溶接装置。
検出された前記短絡状態によりアークスタート開始期間と溶接期間とを切り換えることを特徴とした請求項２または請求項３記載の消耗電極式アーク溶接装置。