JP4757368B2 - アーク加工電源装置の出力制御方法 - Google Patents
アーク加工電源装置の出力制御方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アーク溶接、プラズマ切断等に用いるアーク加工電源装置において、フィードバック制御に使用する電圧検出器又は電流検出器の出力信号に含まれるオフセット電圧が、温度変化、経年変化等によって変動してアーク加工状態が不安定になることを抑制することができるアーク加工電源装置の出力制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アーク加工電源装置には、アーク溶接のための溶接電源装置、アークプラズマ切断のための切断電源装置等の種類がある。これらのアーク加工電源装置では、出力制御を行うために電源装置の出力電圧又は出力電流をフィードバック制御するための電圧検出器又は電流検出器が使用されている。一般的に、これらの検出器としては、高電圧又は大電流を検出することができ、かつ、入出力信号間の電気的な絶縁をとることができるので、ホール素子を利用した電圧検出器又は電流検出器が使用されている。
以下、従来技術のアーク加工電源装置の構成を、パルスアーク溶接用のアーク加工電源装置の場合について例示し、上記の電圧検出器又は電流検出器を使用したフィードバック制御について説明する。
【０００３】
［従来装置］
図１は、パルスアーク溶接用のアーク加工電源装置の出力波形を示す電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は、出力電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は出力電圧Ｖｗの時間変化を示している。以下、同図を参照して説明する。
【０００４】
▲１▼ 時刻ｔ１〜ｔ２の期間（ピーク電流通電時間Ｔｐ）
同図（Ａ）に示すように、ピーク電流通電時間Ｔｐの間はピーク電流Ｉｐが通電する。通常、このピーク電流通電時間Ｔｐ及びピーク電流Ｉｐの両値は、溶接ワイヤがアーク熱によって１パルス１溶滴移行するように予め設定する。また、同図（Ｂ）に示すように、ピーク電流通電時間Ｔｐの間はピーク電流Ｉｐに対応したピーク電圧Ｖｐが溶接ワイヤと被加工物との間に印加する。
【０００５】
▲２▼ 時刻ｔ２〜ｔ３の期間
同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ２からパルス周期Ｔｆが終了する時刻ｔ３までの期間中は、溶滴移行しないように予め設定したベース電流Ｉｂが通電する。また、同図（Ｂ）に示すように、この期間中はベース電流Ｉｂに対応したベース電圧Ｖｂが溶接ワイヤと被加工物との間に印加する。
上記のパルス周期Ｔｆは、出力電圧Ｖｗの平均値が予め設定した電圧設定値Ｖｓと等しくなるように図２〜図４で後述する変調回路ＭＣによる電圧フィードバック制御によって決定される。なお、上記の出力電圧Ｖｗの平均値はアーク長と比例関係にある。溶接中のアーク長は、溶接品質に重大な影響を及ぼすので、アーク長を適正値に設定する必要がある。したがって、上記の電圧フィードバック制御によってアーク長を設定することができるので、適正なアーク長になるように電圧設定値Ｖｓを設定することで良好な溶接品質を得ることができる。
【０００６】
図２は、従来技術のパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置の構成を示すブロック図である。以下、同図を参照して、各回路ブロックの説明を行う。
商用電源ＡＣは本電源装置の入力電源であり、通常は３相交流２００／２２０［Ｖ］が多く使用されている。
アーク加工電源装置ＰＳは、一点鎖線で囲んだ範囲内の各回路ブロックから構成されており、以下これらの回路ブロックについて説明する。
出力制御回路ＩＮＶは、上記の商用電源ＡＣを入力として出力制御を行い、アーク負荷に適した出力を供給する。一般的に、この出力制御回路ＩＮＶとしては、インバータ制御回路、チョッパ制御回路、サイリスタ位相制御回路等が慣用されている。例えば、上記のインバータ制御回路は、上記の商用電源ＡＣを整流する１次側整流回路と、整流されたリップルのある電圧を平滑する平滑回路と、平滑された直流電圧を高周波交流に変換するインバータ回路と、高周波交流をアーク負荷に適した電圧に降圧する高周波変圧器と、降圧された交流を再び整流する２次側整流回路と、整流されたリップルのある直流を平滑する直流リアクトルとから構成されており、後述するドライブ信号Ｄｖに従って上記のインバータ回路を形成する複数組のパワートランジスタが制御されて出力制御が行われる。
【０００７】
溶接ワイヤ１は、ワイヤ送給装置の送給ロール５ａによって予め設定した送給速度で溶接トーチ４を通じて送給されて、被加工物２との間でアーク３が発生して溶接が行われる。また同時に、出力電流Ｉｗが通電し、溶接ワイヤ１と被加工物２との間に出力電圧Ｖｗが印加する。
【０００８】
電圧検出器ＶＤは、前述したようにホール素子を使用した検出器であり、上記の出力電圧Ｖｗに比例した電圧検出信号Ｖｄを出力する。その出力値の一例としては、入力信号である出力電圧Ｖｗの最大値が５０［Ｖ］のときに出力信号の電圧検出信号Ｖｄは０．５［Ｖ］となる。また、詳細は図５で後述するが、この電圧検出器ＶＤでは、入力信号の出力電圧Ｖｗの値が０［Ｖ］であっても出力信号の電圧検出信号Ｖｄの値が０［Ｖ］にならず正又は負のオフセット電圧値Ｖofが残留する特性を有している。
電圧増幅回路ＶＡＰは、上記の電圧検出信号Ｖｄを増幅し平均化して電圧増幅信号Ｖapを出力する。また、同回路の可変抵抗器Ｒｖによって、初期的（生産検査時）に上記のオフセット電圧値Ｖofを零に調整（以下、オフセット電圧調整という）する。上記の電圧検出器ＶＤにはこの電圧増幅回路ＶＡＰを内蔵したものもある。
【０００９】
電流検出器ＩＤは、前述したようにホール素子を使用した検出器であり、出力電流Ｉｗに比例した電流検出信号Ｉｄを出力する。その出力値の一例としては、入力信号の出力電流Ｉｗの最大値が５００［Ａ］のときに出力信号の電流検出信号Ｉｄは０．５［Ｖ］となる。また、この電流検出器ＩＤでは、入力信号の出力電流Ｉｗの値が０［Ａ］であっても出力の電流検出信号Ｉｄが０［Ｖ］にならず正又は負のオフセット電圧値Ｉofが残留する特性を有する。
電流増幅回路ＩＡＰは、上記の電流検出信号Ｉｄを増幅して電流増幅信号Ｉapを出力する。また、同回路の可変抵抗器Ｒｉによって、初期的に上記のオフセット電圧値Ｉofを零にオフセット電圧調整する。上記の電流検出器ＩＤにはこの電流増幅回路ＩＡＰを内蔵したものもある。
【００１０】
電圧設定回路ＶＳは、電圧設定信号Ｖｓを出力する。加工開始回路ＴＳは、加工開始信号Ｔｓを出力する。これらの回路は、アーク加工電源装置ＰＳの外部に設置されているロボット制御装置ＲＣ等のアーク加工作業制御装置内に設けられている。
【００１１】
変調回路ＭＣは、上記の電圧増幅信号Ｖap及び電圧設定信号Ｖｓを入力として、それらの信号間の誤差に基づく後述する周波数変調制御によってピーク電流Ｉｐ及びベース電流Ｉｂの通電を制御するための電流制御設定信号Ｉscを出力する。この回路の詳細は図３で後述する。
誤差増幅回路ＥＡは、上記の電流制御設定信号Ｉscと電流増幅信号Ｉapとの誤差を増幅して誤差増幅信号Ｅａを出力する。
ドライブ回路ＤＶは、上記の誤差増幅信号Ｅａを入力として、上記の出力制御回路ＩＮＶが出力制御を行うためのドライブ信号Ｄｖを出力する。このとき、上記の加工開始信号ＴｓがＨｉｇｈレベル（開始信号）のときは、上記のドライブ信号Ｄｖに従って出力制御回路ＩＮＶの出力制御が行われて出力電圧Ｖｗが印加する。他方、上記の加工開始信号ＴｓがＬｏｗレベル（停止信号）のときは、ドライブ信号Ｄｖの出力が禁止されるために出力制御回路ＩＮＶの出力制御は停止され出力電圧Ｖｗは印加しない。すなわち、加工開始信号Ｔｓによって、アーク加工電源装置ＰＳの出力の開始／停止が制御される。
【００１２】
図３は、前述した変調回路ＭＣの詳細を例示したブロック図である。以下、同図を参照して説明する。
電圧誤差増幅回路ＥＶは、上述した電圧増幅信号Ｖap及び電圧設定信号Ｖｓを入力として、それらの信号間の誤差を増幅して電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。Ｖ／Ｆ変換回路Ｖ／Ｆは、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖに比例した周波数信号に変換してパルス周期信号Ｖｆを出力する。このパルス周期信号Ｖｆによって、前述した図１のパルス周期Ｔｆが決まる。ピーク電流通電時間設定回路ＴＰは、ピーク電流通電時間設定信号Ｔｐを出力する。モノマルチバイブレータＭＭは、上記のパルス周期信号ＶｆがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化したことをトリガ信号として上記のピーク電流通電時間設定信号Ｔｐの間はＨｉｇｈレベルとなるピーク・ベース切換信号Ｓpbを出力する。以上の動作によって周波数変調制御を行っている。また、これ以外の変調方式として、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖに基づくパルス幅変調制御によって上記のパルス周期信号Ｖｆを出力する変調方式も慣用されている。
【００１３】
ピーク電流設定回路ＩＰは、ピーク電流設定信号Ｉｐを出力する。ベース電流設定回路ＩＢは、ベース電流設定信号Ｉｂを出力する。切換回路ＳＷは、上記のピーク・ベース切換信号ＳpbがＨｉｇｈレベル（ピーク電流通電）のときはａ側に切り換えられて上記のピーク電流設定信号Ｉｐを電流制御設定信号Ｉscとして出力し、反対にＬｏｗレベル（ベース電流通電）のときはｂ側に切り換えられて上記のベース電流設定信号Ｉｂを電流制御設定信号Ｉscとして出力する。
【００１４】
図４は、図２及び図３で前述した従来装置の各信号のタイミングチャートであり、同図（Ａ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は出力電圧Ｖｗの時間変化を示しており、同図（Ｃ）はパルス周期信号Ｖｆの時間変化を示しており、同図（Ｄ）はピーク・ベース切換信号Ｓpbの時間変化を示しており、同図（Ｅ）は加工開始信号Ｔｓの時間変化を示している。以下、同図を参照して、上記の各信号の動作を説明する。
【００１５】
同図（Ｅ）に示すように、時刻ｔ１において、加工開始信号ＴｓがＨｉｇｈレベル（開始信号）になると、溶接ワイヤの送給が開始され、同図（Ｂ）に示す出力電圧Ｖｗの印加が開始される。その後、溶接ワイヤが被加工物に接触すると、アークが発生して出力電流Ｉｗが通電する。加工開始信号ＴｓがＨｉｇｈレベル（開始信号）になってから出力電流Ｉｗが通電するまでの時間遅れは、溶接開始時のワイヤ先端と被加工物との距離によって約０〜数百［ms］程度になる。図４はこの時間遅れが約０［ms］の場合を例示している。
【００１６】
次に、同図（Ｃ）に示すパルス周期信号Ｖｆは、同図（Ｂ）に示す出力電圧Ｖｗの平均値と電圧設定信号Ｖｓとが等しくなるように周波数変調制御によって決まるパルス周期Ｔｆごとに短時間Ｈｉｇｈレベルとなる。同図（Ｄ）に示すピーク・ベース切換信号Ｓpbは、時刻ｔ１において上記のパルス周期信号ＶｆがＨｉｇｈレベルに変化すると、ピーク電流通電時間Ｔｐ期間（時刻ｔ１〜ｔ２期間）Ｈｉｇｈレベルとなる。同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２期間中はピーク電流Ｉｐが通電し、続いて時刻ｔ２からパルス周期Ｔｆが終了する時刻ｔ３までの期間中はベース電流Ｉｂが通電する。
その後、時刻ｔ４において、同図（Ｅ）に示す加工開始信号ＴｓがＬｏｗレベル（停止信号）に変化すると、溶接ワイヤの送給が停止しアーク加工電源装置の出力も停止して溶接作業を終了する。
【００１７】
上述したように、図２に示す従来装置では、電圧検出器ＶＤの電圧検出信号Ｖｄによる電圧フィードバック制御によってアーク長が制御されると共に、電流検出器ＩＤの電流検出信号Ｉｄをフィードバック信号としてピーク電流Ｉｐ及びベース電流Ｉｂが制御される。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
図５は、図２で前述したホール素子を使用した電圧検出器ＶＤの入力信号と出力信号との関係を示す入出力特性図であり、横軸に示す入力信号は出力電圧Ｖｗであり、縦軸に示す出力信号は電圧検出信号Ｖｄである。同図は、出力電圧Ｖｗの最大値が５０［Ｖ］のときに、電圧検出信号Ｖｄが０．５［Ｖ］になる場合を例示している。
同図に示す特性Ｌ１０は、入出力特性が理想の場合であり、オフセット電圧値Ｖofは０［Ｖ］の場合である。しかし、実際の電圧検出器ＶＤの入出力特性は、検出器の周囲の温度変化、検出器の経年変化等によってオフセット電圧値Ｖofが０［Ｖ］にならず変動する。したがって、図２で前述した電圧増幅回路ＶＡＰの可変抵抗器Ｒｖによって初期的にオフセット電圧調整を行ってＶof＝０［Ｖ］にしても、実際の溶接時においてはオフセット電圧値Ｖofは変動して０［Ｖ］にはならない。
【００１９】
同図に示す特性Ｌ１１及び特性Ｌ１２は、温度変化、経年変化等によってオフセット電圧値が正の値Ｖof1［Ｖ］又は負の値Ｖof2［Ｖ］に変動したときの入出力特性を例示している。特性Ｌ１１は、理想の特性Ｌ１０をＶof1［Ｖ］だけ上方向に平行移動した特性であり、特性Ｌ１２は、理想の特性Ｌ１０をＶof2［Ｖ］だけ下方向に平行移動した特性である。一般的に、温度変化、経年変化等によるオフセット電圧値Ｖofの変動の最大値は、検出器の最大出力の十数［％］程度となるので、ここでは最大出力の１０［％］に相当するＶof1＝＋０．０５［Ｖ］及びＶof2＝−０．０５［Ｖ］の場合を例示する。
【００２０】
溶接時において、電圧検出器ＶＤの入出力特性が上記の特性Ｌ１１に変動した場合、以下のような問題が発生する。すなわち、オフセット電圧値Ｖof1＝０．０５［Ｖ］は、出力電圧値Ｖｗでは５［Ｖ］の変動に相当する。前述したように、出力電圧Ｖｗの平均値が電圧設定値Ｖｓと等しくなるように電圧フィードバック制御されるので、Ｖｓ＝２５［Ｖ］のときに入出力特性が特性Ｌ１０であれば、出力電圧Ｖｗの平均値は２５［Ｖ］となる。しかし、入出力特性が特性Ｌ１１のときは、オフセット電圧値Ｖof1［Ｖ］によって電圧検出信号Ｖｄは真の値よりも大きくなるので、結果として実際の溶接時における出力電圧Ｖｗの平均値は２０［Ｖ］となる。
【００２１】
出力電圧Ｖｗの平均値が２５［Ｖ］のときに適正なアーク長となり良好な溶接状態であった場合、出力電圧Ｖｗの平均値が２０「Ｖ」と小さくなるとアーク長が非常に短くなり、その結果、大粒のスパッタの発生、ビード外観の悪化、溶け込み不良等の溶接欠陥が発生する。
同様に、入出力特性が特性Ｌ１２に変動した場合は、出力電圧Ｖｗの平均値が３０［Ｖ］となるためにアーク長が非常に長くなり、その結果、アンダーカットの発生、ビード外観の悪化等の溶接欠陥が発生する。
【００２２】
上述したように、電圧検出器のオフセット電圧値が変動するとフィードバック信号が変動することになるために、出力電圧Ｖｗの値が大きく変動して、その結果溶接品質に重大な影響を及ぼすことになる。しかしながら、温度変化によって刻々と変動するオフセット電圧値を、図２で前述した電圧増幅回路ＶＡＰの可変抵抗器Ｒｖによって０［Ｖ］に常に調整することはできない。
そこで、本発明は、温度変化、経年変化等によって刻々と変動するオフセット電圧値を含む検出器の検出信号を真の値の信号に修正して出力制御することができるので、常に良好な溶接品質を得ることができるアーク加工電源装置の出力制御方法を提供する。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
【００２７】
請求項１の発明は、図１６と図１３の組み合わせによって、
タッチセンサを備えたロボット溶接にあって、加工開始信号Ｔｓが停止信号であるときは溶接ワイヤと被溶接物との間に接触検出電圧Ｖｔを印加してタッチセンシングを行い、溶接ワイヤと被溶接物との間の出力電圧Ｖｗを検出してオフセット電圧を含む電圧検出信号Ｖｄを出力し、上記接触検出電圧Ｖｔの印加を遮断すると共に上記加工開始信号Ｔｓが開始信号になると上記電圧検出信号Ｖｄ及び予め設定した電圧設定信号Ｖｓから出力電圧Ｖｗの制御を開始するアーク加工電源装置の出力電圧制御方法において、
上記加工開始信号Ｔｓが開始信号になるとその時点から予め設定した遅延時間Ｔｄの期間中の上記電圧検出信号Ｖｄをオフセット電圧値Ｖofとし、
次に上記遅延時間Ｔｄ経過後に上記電圧設定信号Ｖｓと上記オフセット電圧値Ｖofとの加算値であるオフセット電圧修正済電圧設定信号Ｖso及び上記電圧検出信号Ｖｄを使用して出力電圧Ｖｗの制御を開始するアーク加工電源装置の出力電圧制御方法である。
【００２８】
請求項２の発明は、図１６と図１５の組み合わせによって、
タッチセンサを備えたロボット溶接にあって、加工開始信号Ｔｓが停止信号であるときは溶接ワイヤと被溶接物との間に接触検出電圧Ｖｔを印加してタッチセンシングを行い、溶接ワイヤと被溶接物との間の出力電圧Ｖｗを検出してオフセット電圧を含む電圧検出信号Ｖｄを出力し、上記接触検出電圧Ｖｔの印加を遮断すると共に上記加工開始信号Ｔｓが開始信号になると上記電圧検出信号Ｖｄ及び予め設定した電圧設定信号Ｖｓから出力電圧Ｖｗの制御を開始するアーク加工電源装置の出力電圧制御方法において、
上記加工開始信号Ｔｓが開始信号になるとその時点から予め設定した遅延時間Ｔｄの期間中の上記電圧検出信号Ｖｄをオフセット電圧値Ｖofとし、
次に上記遅延時間Ｔｄ経過後に上記電圧検出信号Ｖｄと上記オフセット電圧値Ｖofとの減算値であるオフセット電圧修正済電圧検出信号Ｖdo及び上記電圧設定信号Ｖｓを使用して出力電圧Ｖｗの制御を開始するアーク加工電源装置の出力電圧制御方法である。
【００３９】
請求項３の発明は、図１３に示すように、
タッチセンサを備えたロボット溶接にあって、加工開始信号Ｔｓが停止信号であるときは溶接ワイヤと被溶接物との間に接触検出電圧Ｖｔを印加してタッチセンシングを行い、溶接ワイヤと被溶接物との間の出力電圧Ｖｗを検出してオフセット電圧を含む電圧検出信号Ｖｄを出力し、上記接触検出電圧Ｖｔの印加を遮断すると共に上記加工開始信号Ｔｓが開始信号になると上記電圧検出信号Ｖｄ及び予め設定した電圧設定信号Ｖｓから電流制御設定信号Ｉscを出力してその信号によって出力電流Ｉｗの制御を開始するアーク加工電源装置の出力電流制御方法において、
上記加工開始信号Ｔｓが開始信号になるとその時点から予め設定した遅延時間Ｔｄの期間中の上記電圧検出信号Ｖｄをオフセット電圧値Ｖofとし、
次に上記遅延時間Ｔｄ経過後に上記電圧設定信号Ｖｓと上記オフセット電圧値Ｖofとの加算値であるオフセット電圧修正済電圧設定信号Ｖso及び上記電圧検出信号Ｖｄを使用して上記電流制御設定信号Ｉscを出力してその信号によって出力電流Ｉｗの制御を開始するアーク加工電源装置の出力電流制御方法である。
【００４０】
請求項４の発明は、図１５に示すように、
タッチセンサを備えたロボット溶接にあって、加工開始信号Ｔｓが停止信号であるときは溶接ワイヤと被溶接物との間に接触検出電圧Ｖｔを印加してタッチセンシングを行い、溶接ワイヤと被溶接物との間の出力電圧Ｖｗを検出してオフセット電圧を含む電圧検出信号Ｖｄを出力し、上記接触検出電圧Ｖｔの印加を遮断すると共に上記加工開始信号Ｔｓが開始信号になると上記電圧検出信号Ｖｄ及び予め設定した電圧設定信号Ｖｓから電流制御設定信号Ｉscを出力してその信号によって出力電流Ｉｗの制御を開始するアーク加工電源装置の出力電流制御方法において、
上記加工開始信号Ｔｓが開始信号になるとその時点から予め設定した遅延時間Ｔｄの期間中の上記電圧検出信号Ｖｄをオフセット電圧値Ｖofとし、
次に上記遅延時間Ｔｄ経過後に上記電圧検出信号Ｖｄと上記オフセット電圧値Ｖofとの減算値であるオフセット電圧修正済電圧検出信号Ｖdo及び上記電圧設定信号Ｖｓを使用して上記電流制御設定信号Ｉscを出力してその信号によって出力電流Ｉｗの制御を開始するアーク加工電源装置の出力電流制御方法である
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下に説明する本発明の８つの実施の形態の概要は下記のとおりである。
▲１▼ 第１の実施の形態（図６）
図２で前述したアーク加工電源装置において、加工開始信号Ｔｓが停止信号のときは、出力電圧Ｖｗは印加されないので０［Ｖ］になる。このときの電圧検出器ＶＤの電圧検出信号Ｖｄをオフセット電圧値Ｖofとして検出する（第１のオフセット電圧検出方法）。
その後、加工開始信号Ｔｓが開始信号になると、予め設定した電圧設定信号Ｖｓと上記のオフセット電圧値Ｖofとの加算値をオフセット電圧修正済電圧設定信号Ｖsoとして出力すると共に、その信号及び電圧検出信号Ｖｄを使用して電流制御設定信号Ｉscを出力して出力電流Ｉｗを制御するアーク加工電源装置の出力電流制御方法である。
【００４２】
▲２▼ 第２の実施の形態（図８）
上記の▲１▼項と同様に第１のオフセット電圧検出方法によってオフセット電圧値Ｖofを検出する。
その後、加工開始信号Ｔｓが開始信号になると、電圧検出信号Ｖｄと上記のオフセット電圧値Ｖofとの減算値をオフセット電圧修正済電圧検出信号Ｖdoとして出力すると共に、その信号及び電圧設定信号Ｖｓを使用して電流制御設定信号Ｉscを出力して出力電流Ｉｗを制御するアーク加工電源装置の出力電流制御方法である。
【００４３】
▲３▼ 第３の実施の形態（図１０）
アーク加工電源装置及びタッチセンサを具備した産業用ロボットから構成されるアーク加工装置では、図９で後述するように、加工開始信号Ｔｓが停止信号のときは、被加工物の溶接線のズレを検出するために接触検出電圧Ｖｔが溶接ワイヤと被加工物との間に印加される。したがって、上記の▲１▼項及び▲２▼項と同様のオフセット電圧検出方法ではオフセット電圧値Ｖofを検出することはできない。
そこで、第３の実施の形態では、加工開始信号Ｔｓが開始信号になると、その直後の電圧検出器ＶＤの電圧検出信号Ｖｄをオフセット電圧値Ｖofとして検出する（第２のオフセット電圧検出方法）。
続いて、予め設定した電圧設定信号Ｖｓと上記のオフセット電圧値Ｖofとの加算値をオフセット電圧修正済電圧設定信号Ｖsoとして出力すると共に、その信号及び電圧検出信号Ｖｄを使用して電流制御設定信号Ｉscを出力して出力電流Ｉｗを制御するアーク加工電源装置の出力電流制御方法である。
【００４４】
▲４▼ 第４の実施の形態（図１２）
上記の▲３▼項と同様に第２のオフセット電圧検出方法によってオフセット電圧値Ｖofを検出し、続いて電圧検出信号Ｖｄと上記のオフセット電圧値Ｖofとの減算値をオフセット電圧修正済電圧検出信号Ｖdoとして出力すると共に、その信号及び電圧設定信号Ｖｓを使用して電流制御設定信号Ｉscを出力して出力電流Ｉｗを制御するアーク加工電源装置の出力電流制御方法である。
【００４５】
▲５▼ 第５の実施の形態（図１３）
上記の▲３▼項と同様に、アーク加工電源装置及びタッチセンサを具備した産業用ロボットから構成されるアーク加工装置において、
加工開始信号Ｔｓが開始信号になるとその時点から予め設定した遅延時間Ｔｄの期間中の電圧検出器ＶＤの電圧検出信号Ｖｄをオフセット電圧値Ｖofとして検出する（第３のオフセット電圧検出方法）。
続いて上記の遅延時間Ｔｄ経過後に、予め設定した電圧設定信号Ｖｓと上記のオフセット電圧値Ｖofとの加算値をオフセット電圧修正済電圧設定信号Ｖsoとして出力すると共に、その信号及び電圧検出信号Ｖｄを使用して電流制御設定信号Ｉscを出力して出力電流Ｉｗを制御するアーク加工電源装置の出力電流制御方法である。
【００４６】
▲６▼ 第６の実施の形態（図１５）
上記の▲５▼項と同様に第３のオフセット電圧検出方法によってオフセット電圧値Ｖofを検出し、続いて遅延時間Ｔｄ経過後に電圧検出信号Ｖｄと上記のオフセット電圧値Ｖofとの減算値をオフセット電圧修正済電圧検出信号Ｖdoとして出力すると共に、その信号及び電圧設定信号Ｖｓを使用して電流制御設定信号Ｉscを出力して出力電流Ｉｗを制御するアーク加工電源装置の出力電流制御方法である。
【００４７】
▲７▼ 第７の実施の形態（図１６）
第７の実施の形態は、出力電圧Ｖｗを検出した電圧検出信号Ｖｄと予め設定した電圧設定信号Ｖｓとから出力電圧Ｖｗを制御する炭酸ガス／マグ溶接用、ミグ溶接用等の定電圧特性を有するアーク加工電源装置において、
上記の▲１▼項と同様に、加工開始信号Ｔｓが停止信号のときの電圧検出器ＶＤの電圧検出信号Ｖｄをオフセット電圧値Ｖofとして検出（上記の第１のオフセット電圧検出方法）し、続いて加工開始信号Ｔｓが開始信号になると、電圧設定信号Ｖｓと上記のオフセット電圧値Ｖofとの加算値をオフセット電圧修正済電圧設定信号Ｖsoとして出力電圧Ｖｗを制御するアーク加工電源装置の出力電圧制御方法である。
また、この第７の実施の形態は、上記の▲１▼項に対応するがそれ以外にも上記の▲２▼項〜▲６▼項に対応する実施の形態に変形することもできる。
【００４８】
▲８▼ 第８の実施の形態（図１７）
第８の実施の形態は、出力電流Ｉｗを検出した電流検出信号Ｉｄと予め設定した電流設定信号Ｉｓとから出力電流Ｉｗを制御するプラズマ切断用、ティグ溶接用等の定電流特性を有するアーク加工電源装置において、
上記の▲１▼項と同様に、加工開始信号Ｔｓが停止信号のときの電流検出器ＩＤの電流検出信号Ｉｄをオフセット電圧値Ｉofとして検出（上記の第１のオフセット電圧検出方法）し、続いて加工開始信号Ｔｓが開始信号になると、電流設定信号Ｉｓと上記のオフセット電圧値Ｉofとの加算値をオフセット電圧修正済電流設定信号Ｉsoとして出力電流Ｉｗを制御するアーク加工電源装置の出力電流制御方法である。
また、この第８の実施の形態は、上記の▲１▼項に対応するがそれ以外にも上記の▲２▼項〜▲６▼項に対応する実施の形態に変形することもできる。
以下、上記の各実施の形態の詳細について説明する。
【００４９】
［第１の実施の形態］
図６は、本発明の第１の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、図２で前述した従来装置のブロック図と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており説明は省略する。なお、同図において点線で示す論理反転回路ＮＯＴ、サンプル・ホールド回路Ｓ／Ｈ、加算回路ＡＤ及び変調回路ＭＣは、図２の従来装置の場合とは異なっているので、以下に説明する。
【００５０】
論理反転回路ＮＯＴは、加工開始信号Ｔｓを論理反転したホールド信号Ｈｄを出力する。したがって、加工開始信号ＴｓがＬｏｗレベル（停止信号）のときはホールド信号ＨｄはＨｉｇｈレベル（サンプリング）となり、加工開始信号ＴｓがＨｉｇｈレベル（開始信号）のときはホールド信号ＨｄはＬｏｗレベル（ホールド）となる。
サンプル・ホールド回路Ｓ／Ｈは、上記のホールド信号ＨｄがＨｉｇｈレベルのときは電圧増幅信号Ｖapをサンプリング（検出）して、ホールド信号ＨｄがＬｏｗレベルになるとその値を保持してオフセット電圧値信号Ｖofとして出力する。
加算回路ＡＤは、上記のオフセット電圧値信号Ｖofと電圧設定信号Ｖｓとを加算してオフセット電圧修正済電圧設定信号Ｖsoを出力する。
変調回路ＭＣは、上記のオフセット電圧修正済電圧設定信号Ｖso及び電圧検出信号Ｖｄを入力として変調制御を行い電流制御設定信号Ｉscを出力する。以後、この電流制御設定信号Ｉscによって出力電流Ｉｗの通電が制御される。
【００５１】
図７は、図６で前述した第１の実施の形態を示すアーク加工電源装置における各信号のタイミングチャートであり、同図（Ａ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は出力電圧Ｖｗの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は加工開始信号Ｔｓの時間変化を示しており、同図（Ｄ）はホールド信号Ｈｄの時間変化を示している。以下、同図を参照して、動作を説明する。
【００５２】
時刻ｔ１において、同図（Ｃ）に示すように、加工開始信号ＴｓがＬｏｗレベル（停止信号）からＨｉｇｈレベル（開始信号）に変化する。同図（Ｄ）に示すホールド信号Ｈｄは、上記の加工開始信号Ｔｓの反転信号であるので、時刻ｔ１以前はＨｉｇｈレベル（サンプリング）となり、時刻ｔ１以後はＬｏｗレベル（ホールド）となる。したがって、前述したサンプル・ホールド回路Ｓ／Ｈによって、時刻ｔ１直前の出力電圧Ｖｗの値がオフセット電圧値Ｖofとしてホールドされて、時刻ｔ１以後、前述したようにこの信号を使用して出力制御が行われる。
【００５３】
［第２の実施の形態］
図８は、本発明の第２の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、図６で前述した第１の実施の形態のブロック図と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており説明は省略する。なお、同図において点線で示す減算回路ＳＢ及び変調回路ＭＣは、図６の場合とは異なっているので、以下に説明する。
【００５４】
減算回路ＳＢは、電圧検出信号Ｖｄからオフセット電圧値信号Ｖofを減算してオフセット電圧修正済電圧検出信号Ｖdoを出力する。
変調回路ＭＣは、上記のオフセット電圧修正済電圧検出信号Ｖdo及び電圧設定信号Ｖｓを入力として変調制御を行い電流制御設定信号Ｉscを出力する。以後、この電流制御設定信号Ｉscによって出力電流Ｉｗの通電が制御される。
【００５５】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態を示すアーク加工電源装置は、後述するタッチセンサを具備した産業用ロボットと組み合わせてアーク加工作業を行うときに特に効果を発揮する。以下、まずアーク加工電源装置及びタッチセンサを具備した産業用ロボットからなるアーク加工装置の構成について説明し、その後に第３の実施の形態のアーク加工電源装置の構成について説明する。
産業用ロボットによるアーク加工作業において、被加工物の加工精度、治具への固定位置等のバラツキに起因する溶接線のズレをタッチセンサによって検出して、ロボットマニピュレータの動作軌跡が溶接線と一致するように修正する方法が広く使用されている。
図９は、上述したタッチセンサを具備したアーク加工装置の構成図である。以下、同図を参照して、各構成装置について説明する。
前述したように、アーク加工電源装置ＰＳは、ロボット制御装置ＲＣからの加工開始信号Ｔｓ及び電圧設定信号Ｖｓを入力として、出力電圧Ｖｗ及び出力電流Ｉｗを出力する。ロボット制御装置ＲＣは、上記の加工開始信号Ｔｓ及び電圧設定信号Ｖｓを出力すると共に、後述するように接触検出電圧Ｖｔを入力として電圧印加信号Ｓvtを出力する。点線で囲んだタッチセンサ用電圧印加装置ＶＴは、定電圧電源Ｅ、抵抗器Ｒｔ及び電圧遮断回路ＳＶＴから構成される。
【００５６】
タッチセンシングを行うときは、ロボット制御装置ＲＣは加工開始信号Ｔｓを停止信号にしてアーク加工電源装置ＰＳの出力を停止状態にすると共に、電圧印加信号ＳvtをＨｉｇｈレベル（印加）にして、定電圧電源Ｅを抵抗器Ｒｔを通じて溶接ワイヤ１と被加工物２との間に印加する。この状態において、ロボットマニピュレータを被加工物２の溶接線付近で動かして、そのときの各動作位置における接触検出電圧Ｖｔを検出して記憶する。この接触検出電圧Ｖｔの値は、溶接ワイヤ１が被加工物２と接触していないときはＥ［Ｖ］となり、接触すると略０［Ｖ］となるので、上記の記憶した各動作位置における接触検出電圧Ｖｔの値によって被加工物２の溶接線の位置をセンシングすることができる。
上記のタッチセンシングの終了後、実際に溶接作業を行うときには、ロボット制御装置ＲＣは電圧印加信号ＳvtをＬｏｗレベル（遮断）にして定電圧電源Ｅの印加を遮断すると共に、加工開始信号Ｔｓを開始信号にしてアーク加工電源装置ＰＳの出力を開始する。
【００５７】
図１０は、本発明の第３の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、図６で前述した第１の実施の形態のブロック図と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており説明は省略する。なお、同図において点線で示すモノマルチバイブレータＭＭ、論理反転回路ＮＯＴ及び論理積回路ＡＮＤは、図６の場合とは異なっているので、以下に説明する。
【００５８】
モノマルチバイブレータＭＭは、加工開始信号Ｔｓが停止信号から開始信号に変化したことをトリガ信号として、短い一定時間Ｈｉｇｈレベルとなるホールド信号Ｈｄを出力する。
論理反転回路ＮＯＴは、上記のホールド信号Ｈｄを論理反転した反転信号を出力する。論理積回路ＡＮＤは、この反転信号と上記のホールド信号Ｈｄとの論理積をとり、出力開始信号Ｏｎを出力する。この出力開始信号Ｏｎは、加工開始信号Ｔｓに代わってドライブ回路ＤＶに入力されて、出力制御の開始／停止を制御する。
【００５９】
図１１は、図１０で前述した第３の実施の形態を示すアーク加工電源装置における各信号のタイミングチャートであり、同図（Ａ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は出力電圧Ｖｗ及び接触検出電圧Ｖｔの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は電圧印加信号Ｓvtの時間変化を示しており、同図（Ｄ）は加工開始信号Ｔｓの時間変化を示しており、同図（Ｅ）はホールド信号Ｈｄの時間変化を示しており、同図（Ｆ）は出力開始信号Ｏｎの時間変化を示している。以下、同図を参照して、動作を説明する。
【００６０】
▲１▼ 時刻ｔ３以前においては、電圧印加信号ＳvtがＨｉｇｈレベル（印加）であるので同図（Ｂ）に示す接触検出電圧Ｖｔが印可しており、一方、加工開始信号ＴｓはＬｏｗレベル（停止信号）であるので出力電圧Ｖｗは印加しない。前述したように、この状態においてタッチセンシングが行われ、溶接ワイヤと被加工物とが接触する（時刻ｔ１〜ｔ２期間）と接触検出電圧ＶｔはＥ［Ｖ］から０［Ｖ］に変化する。
【００６１】
▲２▼ 時刻ｔ３において、同図（Ｃ）に示す電圧印加信号ＳvtがＬｏｗレベル（遮断）に変化し、同図（Ｄ）に示す加工開始信号ＴｓがＨｉｇｈレベル（開始信号）に変化する。この状態では、接触検出電圧Ｖｔは印加せず、出力電圧Ｖｗも印加しない。同図（Ｅ）に示すホールド信号Ｈｄは、時刻ｔ３で加工開始信号ＴｓがＨｉｇｈレベル（開始信号）に変化したことをトリガ信号として、時刻ｔ３〜ｔ４の一定時間Ｈｉｇｈレベルとなる。
【００６２】
▲３▼ 同図（Ｆ）に示す出力開始信号Ｏｎは、同図（Ｄ）に示す加工開始信号Ｔｓと同図（Ｅ）に示すホールド信号Ｈｄの反転信号とを論理積した信号であるので、時刻ｔ４においてＨｉｇｈレベル（開始信号）に変化する。したがって、前述したサンプル・ホールド回路Ｓ／Ｈによって、時刻ｔ４直前の出力電圧Ｖｗの値がオフセット電圧値Ｖofとしてホールドされて、時刻ｔ４以後、この信号を使用して出力制御が行われる。
【００６３】
［第４の実施の形態］
図１２は、本発明の第４の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、図１０で前述した第３の実施の形態のブロック図と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており説明は省略する、同図において点線で示す減算回路ＳＢ及び変調回路ＭＣは、図１０の場合とは異なっているが、前述した図８の場合と同一であるので説明は省略する。
【００６４】
［第５の実施の形態］
図１３は、本発明の第５の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、図１０で前述した第３の実施の形態のブロック図と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており説明は省略する、なお、同図において点線で示すオンディレイ回路ＯＤは、図１０の場合とは異なっているので、以下に説明する。
オンディレイ回路ＯＤは、加工開始信号Ｔｓが停止信号から開始信号に変化したことをトリガ信号として、予め設定した遅延時間Ｔｄ経過後に遅れてＨｉｇｈレベルとなる出力開始信号Ｏｎを出力する。この出力開始信号Ｏｎは、加工開始信号Ｔｓに代わってドライブ回路ＤＶに入力されて、出力制御の開始／停止を制御する。
【００６５】
図１４は、図１３で前述した第５の実施の形態を示すアーク加工電源装置における各信号のタイミングチャートであり、同図（Ａ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は出力電圧Ｖｗ及び接触検出電圧Ｖｔの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は電圧印加信号Ｓvtの時間変化を示しており、同図（Ｄ）は加工開始信号Ｔｓの時間変化を示しており、同図（Ｅ）はホールド信号Ｈｄの時間変化を示しており、同図（Ｆ）は出力開始信号Ｏｎの時間変化を示している。同図において時刻ｔ３以前の動作は図１１と同一であるので説明は省略し、時刻ｔ３以後の動作について、同図を参照して説明する。
【００６６】
時刻ｔ３において、同図（Ｃ）に示す電圧印加信号ＳvtがＬｏｗレベル（遮断）に変化し、同図（Ｄ）に示す加工開始信号ＴｓがＨｉｇｈレベル（開始信号）に変化する。この状態では、接触検出電圧Ｖｔは印加せず、出力電圧Ｖｗも印加しない。図（Ｅ）に示すホールド信号Ｈｄは、時刻ｔ３で加工開始信号ＴｓがＨｉｇｈレベル（開始信号）に変化したことをトリガ信号として、時刻ｔ３〜ｔ４の一定時間Ｈｉｇｈレベルとなる。
【００６７】
同図（Ｆ）に示す出力開始信号Ｏｎは、同図（Ｄ）に示す加工開始信号Ｔｓが時刻ｔ３でＨｉｇｈレベル（開始信号）に変化したことをトリガ信号として、予め設定した遅延時間Ｔｄ経過後の時刻ｔ４１までオンディレイされた信号である。したがって、前述したサンプル・ホールド回路Ｓ／Ｈによって、時刻ｔ４直前の出力電圧Ｖｗの値がオフセット電圧値Ｖofとしてホールドされて、時刻ｔ４１以後、この信号を使用して出力制御が行われる。
【００６８】
［第６の実施の形態］
図１５は、本発明の第６の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、図１３で前述した第５の実施の形態のブロック図と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており説明は省略する。同図において点線で示す減算回路ＳＢ及び変調回路ＭＣは、図１３の場合とは異なっているが、前述した図８の場合と同一であるので説明は省略する。
【００６９】
［第７の実施の形態］
第７の実施の形態は、出力電圧Ｖｗを検出した電圧検出信号Ｖｄと予め設定した電圧設定信号Ｖｓとから出力電圧Ｖｗを制御する定電圧特性を有する炭酸ガス／マグ溶接用のアーク加工電源装置において、前述した第１の実施の形態と同一の出力制御を行う場合である。
図１６は、本発明の第７の実施の形態を示すアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、図６で前述した第１の実施の形態のブロック図と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており説明は省略する、なお、同図において点線で示す誤差増幅回路ＥＡは、図６の場合とは異なっているので、以下に説明する。
誤差増幅回路ＥＡは、オフセット電圧修正済電圧設定信号Ｖsoと電圧増幅信号Ｖapとの誤差を増幅して誤差増幅信号Ｅａを出力する。以後、この信号によって出力制御される。
【００７０】
［第８の実施の形態］
第８の実施の形態は、出力電流Ｉｗを検出した電流検出信号Ｉｄと予め設定した電流設定信号Ｉｓとから出力電流Ｉｗを制御する定電流特性を有するプラズマ切断用のアーク加工電源装置において、前述した第１の実施の形態と同一の出力制御を行う場合である。したがって、この実施の形態は、電流検出器ＩＤのオフセット電圧値の修正を行う場合である。
図１７は、本発明の第８の実施の形態を示すアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、図６で前述した第１の実施の形態のブロック図と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており説明は省略する。なお、同図において点線で示す電流設定回路ＩＳ、サンプル・ホールド回路Ｓ／Ｈ、加算回路ＡＤ及び誤差増幅回路ＥＡは、図６の場合とは異なっているので、以下に説明する。
【００７１】
電流設定回路ＩＳは、電流設定信号Ｉｓを出力する。
サンプル・ホールド回路Ｓ／Ｈは、ホールド信号ＨｄがＨｉｇｈレベルのときは電流増幅信号Ｉapをサンプリング（検出）して、ホールド信号ＨｄがＬｏｗレベルになるとその値を保持してオフセット電圧値信号Ｉofを出力する。
加算回路ＡＤは、上記のオフセット電圧値信号Ｉofと電流設定信号Ｉｓとを加算してオフセット電圧修正済電流設定信号Ｉsoを出力する。
誤差増幅回路ＥＡは、上記のオフセット電圧修正済電流設定信号Ｉsoと電流増幅信号Ｉapとの誤差を増幅して誤差増幅信号Ｅａを出力する。以後、この信号によって出力制御される。
【００７２】
上記においては、電圧検出器及び電流検出器として、ホール素子を使用した検出器を例示して説明したが、それ以外にもオフセット電圧が発生する以下のような検出器の場合でも本発明を適用することができる。
▲１▼ 電圧検出器に絶縁アンプを使用する場合、絶縁アンプの出力信号にオフセット電圧値Ｖofが発生して、温度変化、経年変化等によってその値が変動するため、この場合でも本発明を適用することができる。
▲２▼ 電流検出器としてシャント及び絶縁アンプを使用する場合、上記と同様に絶縁アンプの出力信号にオフセット電圧値Ｉofが発生して、温度変化、経年変化等によってその値が変動するため、この場合でも本発明を適用することができる。
【００７３】
上述した実施の形態においては、電圧検出器ＶＤのオフセット電圧値Ｖof又は電流検出器ＩＤのオフセット電圧値Ｉofを、１回のサンプリング値によって検出しているが、検出値に含まれるノイズ及びバラツキを除去するために複数回のサンプリング値の平均値を検出値として使用してもよい。
また、上記において炭酸ガス／マグ溶接用のアーク加工電源装置の場合は、パルスアーク溶接用のアーク加工電源装置の場合の第１の実施の形態に相当する第７の実施の形態を説明したが、第２乃至第６の実施の形態に相当する実施の形態とすることもできる。
さらに、上記においてプラズマ切断用のアーク加工電源装置の場合は、パルスアーク溶接用のアーク加工電源装置の場合の第１の実施の形態に相当する第８の実施の形態を説明したが、第２乃至第６の実施の形態に相当する実施の形態とすることもできる。
【００７４】
【本発明の効果】
本発明のアーク加工電源装置の出力制御方法では、アーク加工時に刻々と変動する電圧検出器のオフセット電圧値を検出し、設定信号又は検出信号に対してオフセット電圧修正して出力制御することができるので、常にアーク加工状態を安定に維持することができ、その結果良好な溶接品質を得ることができる。
また、本発明のアーク加工電源装置の出力制御方法は、パルスアーク溶接、炭酸ガス／マグ溶接等の溶接電源装置に使用することができる。
さらに、第３乃至第６の実施の形態で示すアーク加工電源装置の出力制御方法は、加工開始信号Ｔｓが停止信号のときに溶接ワイヤと被加工物との間に電圧を印可するタッチセンサ等を具備した産業用ロボットと組み合わせて使用する場合でも、上記の効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、パルスアーク溶接用のアーク加工電源装置の出力波形を示す電流・電圧波形図である。
【図２】図２は、従来技術のパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図２の変調回路ＭＣの詳細を例示したブロック図である。
【図４】図４は、図２及び図３で示す従来装置の各信号のタイミングチャートである。
【図５】図５は、電圧検出器ＶＤの入力信号と出力信号との関係を示す入出力特性図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。
【図７】図７は、第１の実施の形態を示すアーク加工電源装置における各信号のタイミングチャートである。
【図８】図８は、本発明の第２の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。
【図９】図９は、タッチセンサを具備したアーク加工装置の構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。
【図１１】図１１は、第３の実施の形態を示すアーク加工電源装置における各信号のタイミングチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の第４の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。
【図１３】図１３は、本発明の第５の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。
【図１４】図１４は、第５の実施の形態を示すアーク加工電源装置における各信号のタイミングチャートである。
【図１５】図１５は、本発明の第６の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。
【図１６】図１６は、本発明の第７の実施の形態を示すアーク加工電源装置のブロック図である。
【図１７】図１７は、本発明の第８の実施の形態を示すアーク加工電源装置のブロック図である。
【符号の説明】
１ 溶接用ワイヤ
２ 被加工物、被加工物
３ アーク、プラズマアーク
４ 溶接トーチ、切断トーチ
５ａ ワイヤ送給装置の送給ロール
ＡＣ 商用電源
ＡＤ 加算回路
ＡＮＤ 論理積回路
ＤＶ ドライブ回路
Ｄｖ ドライブ信号
Ｅ 定電圧電源
ＥＡ 誤差増幅回路
Ｅａ 誤差増幅信号
ＥＶ 電圧誤差増幅回路
Ｅｖ 電圧誤差増幅信号
Ｈｄ ホールド信号
ＩＡＰ 電流増幅回路
Ｉap 電流増幅信号
ＩＢ ベース電流設定回路
Ｉｂ ベース電流、ベース電流設定信号
ＩＤ 電流検出器
Ｉｄ 電流検出信号
Ｉdo オフセット電圧修正済電流検出信号
ＩＮＶ 出力制御回路
Ｉof オフセット電圧値、オフセット電圧値信号
ＩＰ ピーク電流設定回路
Ｉｐ ピーク電流、ピーク電流設定信号
ＩＳ 電流設定回路
Ｉｓ 電流設定信号
Ｉsc 電流制御設定信号
Ｉso オフセット電圧修正済電流設定信号
Ｉｗ 出力電流
Ｌ１０〜Ｌ１２ 電圧検出器の入出力特性
ＭＣ 変調回路
ＭＭ モノマルチバイブレータ
ＮＯＴ 論理反転回路
ＯＤ オンディレイ回路
Ｏｎ 出力開始信号
ＰＳ アーク加工電源装置
ＲＣ ロボット制御装置
Ｒｉ、Ｒｖ 可変抵抗器
Ｒｔ 抵抗器
Ｓ／Ｈ サンプル・ホールド回路
ＳＢ 減算回路
Ｓpb ピーク・ベース切換信号
ＳＶＴ 電圧遮断回路
Ｓvt 電圧印加信号
ｔ 時刻、時間経過
Ｔｄ 遅延時間
Ｔｆ パルス周期
ＴＰ ピーク電流通電時間設定回路
Ｔｐ ピーク電流通電時間、ピーク電流通電時間設定信号
ＴＳ 加工開始回路
Ｔｓ 加工開始信号／加工開始信号
Ｖ／Ｆ Ｖ／Ｆ変換回路
ＶＡＰ 電圧増幅回路
Ｖap 電圧増幅信号
Ｖｂ ベース電圧
ＶＤ 電圧検出器
Ｖｄ 電圧検出信号
Ｖdo オフセット電圧修正済電圧検出信号
Ｖｆ パルス周期信号
Ｖof オフセット電圧値、オフセット電圧値信号
Ｖｐ ピーク電圧
ＶＳ 電圧設定回路
Ｖｓ 電圧設定値、電圧設定信号
Ｖso オフセット電圧修正済電圧設定信号
ＶＴ タッチセンサ用電圧印加装置
Ｖｔ 接触検出電圧
Ｖｗ 出力電圧
【発明の属する技術分野】
本発明は、アーク溶接、プラズマ切断等に用いるアーク加工電源装置において、フィードバック制御に使用する電圧検出器又は電流検出器の出力信号に含まれるオフセット電圧が、温度変化、経年変化等によって変動してアーク加工状態が不安定になることを抑制することができるアーク加工電源装置の出力制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アーク加工電源装置には、アーク溶接のための溶接電源装置、アークプラズマ切断のための切断電源装置等の種類がある。これらのアーク加工電源装置では、出力制御を行うために電源装置の出力電圧又は出力電流をフィードバック制御するための電圧検出器又は電流検出器が使用されている。一般的に、これらの検出器としては、高電圧又は大電流を検出することができ、かつ、入出力信号間の電気的な絶縁をとることができるので、ホール素子を利用した電圧検出器又は電流検出器が使用されている。
以下、従来技術のアーク加工電源装置の構成を、パルスアーク溶接用のアーク加工電源装置の場合について例示し、上記の電圧検出器又は電流検出器を使用したフィードバック制御について説明する。
【０００３】
［従来装置］
図１は、パルスアーク溶接用のアーク加工電源装置の出力波形を示す電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は、出力電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は出力電圧Ｖｗの時間変化を示している。以下、同図を参照して説明する。
【０００４】
▲１▼ 時刻ｔ１〜ｔ２の期間（ピーク電流通電時間Ｔｐ）
同図（Ａ）に示すように、ピーク電流通電時間Ｔｐの間はピーク電流Ｉｐが通電する。通常、このピーク電流通電時間Ｔｐ及びピーク電流Ｉｐの両値は、溶接ワイヤがアーク熱によって１パルス１溶滴移行するように予め設定する。また、同図（Ｂ）に示すように、ピーク電流通電時間Ｔｐの間はピーク電流Ｉｐに対応したピーク電圧Ｖｐが溶接ワイヤと被加工物との間に印加する。
【０００５】
▲２▼ 時刻ｔ２〜ｔ３の期間
同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ２からパルス周期Ｔｆが終了する時刻ｔ３までの期間中は、溶滴移行しないように予め設定したベース電流Ｉｂが通電する。また、同図（Ｂ）に示すように、この期間中はベース電流Ｉｂに対応したベース電圧Ｖｂが溶接ワイヤと被加工物との間に印加する。
上記のパルス周期Ｔｆは、出力電圧Ｖｗの平均値が予め設定した電圧設定値Ｖｓと等しくなるように図２〜図４で後述する変調回路ＭＣによる電圧フィードバック制御によって決定される。なお、上記の出力電圧Ｖｗの平均値はアーク長と比例関係にある。溶接中のアーク長は、溶接品質に重大な影響を及ぼすので、アーク長を適正値に設定する必要がある。したがって、上記の電圧フィードバック制御によってアーク長を設定することができるので、適正なアーク長になるように電圧設定値Ｖｓを設定することで良好な溶接品質を得ることができる。
【０００６】
図２は、従来技術のパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置の構成を示すブロック図である。以下、同図を参照して、各回路ブロックの説明を行う。
商用電源ＡＣは本電源装置の入力電源であり、通常は３相交流２００／２２０［Ｖ］が多く使用されている。
アーク加工電源装置ＰＳは、一点鎖線で囲んだ範囲内の各回路ブロックから構成されており、以下これらの回路ブロックについて説明する。
出力制御回路ＩＮＶは、上記の商用電源ＡＣを入力として出力制御を行い、アーク負荷に適した出力を供給する。一般的に、この出力制御回路ＩＮＶとしては、インバータ制御回路、チョッパ制御回路、サイリスタ位相制御回路等が慣用されている。例えば、上記のインバータ制御回路は、上記の商用電源ＡＣを整流する１次側整流回路と、整流されたリップルのある電圧を平滑する平滑回路と、平滑された直流電圧を高周波交流に変換するインバータ回路と、高周波交流をアーク負荷に適した電圧に降圧する高周波変圧器と、降圧された交流を再び整流する２次側整流回路と、整流されたリップルのある直流を平滑する直流リアクトルとから構成されており、後述するドライブ信号Ｄｖに従って上記のインバータ回路を形成する複数組のパワートランジスタが制御されて出力制御が行われる。
【０００７】
溶接ワイヤ１は、ワイヤ送給装置の送給ロール５ａによって予め設定した送給速度で溶接トーチ４を通じて送給されて、被加工物２との間でアーク３が発生して溶接が行われる。また同時に、出力電流Ｉｗが通電し、溶接ワイヤ１と被加工物２との間に出力電圧Ｖｗが印加する。
【０００８】
電圧検出器ＶＤは、前述したようにホール素子を使用した検出器であり、上記の出力電圧Ｖｗに比例した電圧検出信号Ｖｄを出力する。その出力値の一例としては、入力信号である出力電圧Ｖｗの最大値が５０［Ｖ］のときに出力信号の電圧検出信号Ｖｄは０．５［Ｖ］となる。また、詳細は図５で後述するが、この電圧検出器ＶＤでは、入力信号の出力電圧Ｖｗの値が０［Ｖ］であっても出力信号の電圧検出信号Ｖｄの値が０［Ｖ］にならず正又は負のオフセット電圧値Ｖofが残留する特性を有している。
電圧増幅回路ＶＡＰは、上記の電圧検出信号Ｖｄを増幅し平均化して電圧増幅信号Ｖapを出力する。また、同回路の可変抵抗器Ｒｖによって、初期的（生産検査時）に上記のオフセット電圧値Ｖofを零に調整（以下、オフセット電圧調整という）する。上記の電圧検出器ＶＤにはこの電圧増幅回路ＶＡＰを内蔵したものもある。
【０００９】
電流検出器ＩＤは、前述したようにホール素子を使用した検出器であり、出力電流Ｉｗに比例した電流検出信号Ｉｄを出力する。その出力値の一例としては、入力信号の出力電流Ｉｗの最大値が５００［Ａ］のときに出力信号の電流検出信号Ｉｄは０．５［Ｖ］となる。また、この電流検出器ＩＤでは、入力信号の出力電流Ｉｗの値が０［Ａ］であっても出力の電流検出信号Ｉｄが０［Ｖ］にならず正又は負のオフセット電圧値Ｉofが残留する特性を有する。
電流増幅回路ＩＡＰは、上記の電流検出信号Ｉｄを増幅して電流増幅信号Ｉapを出力する。また、同回路の可変抵抗器Ｒｉによって、初期的に上記のオフセット電圧値Ｉofを零にオフセット電圧調整する。上記の電流検出器ＩＤにはこの電流増幅回路ＩＡＰを内蔵したものもある。
【００１０】
電圧設定回路ＶＳは、電圧設定信号Ｖｓを出力する。加工開始回路ＴＳは、加工開始信号Ｔｓを出力する。これらの回路は、アーク加工電源装置ＰＳの外部に設置されているロボット制御装置ＲＣ等のアーク加工作業制御装置内に設けられている。
【００１１】
変調回路ＭＣは、上記の電圧増幅信号Ｖap及び電圧設定信号Ｖｓを入力として、それらの信号間の誤差に基づく後述する周波数変調制御によってピーク電流Ｉｐ及びベース電流Ｉｂの通電を制御するための電流制御設定信号Ｉscを出力する。この回路の詳細は図３で後述する。
誤差増幅回路ＥＡは、上記の電流制御設定信号Ｉscと電流増幅信号Ｉapとの誤差を増幅して誤差増幅信号Ｅａを出力する。
ドライブ回路ＤＶは、上記の誤差増幅信号Ｅａを入力として、上記の出力制御回路ＩＮＶが出力制御を行うためのドライブ信号Ｄｖを出力する。このとき、上記の加工開始信号ＴｓがＨｉｇｈレベル（開始信号）のときは、上記のドライブ信号Ｄｖに従って出力制御回路ＩＮＶの出力制御が行われて出力電圧Ｖｗが印加する。他方、上記の加工開始信号ＴｓがＬｏｗレベル（停止信号）のときは、ドライブ信号Ｄｖの出力が禁止されるために出力制御回路ＩＮＶの出力制御は停止され出力電圧Ｖｗは印加しない。すなわち、加工開始信号Ｔｓによって、アーク加工電源装置ＰＳの出力の開始／停止が制御される。
【００１２】
図３は、前述した変調回路ＭＣの詳細を例示したブロック図である。以下、同図を参照して説明する。
電圧誤差増幅回路ＥＶは、上述した電圧増幅信号Ｖap及び電圧設定信号Ｖｓを入力として、それらの信号間の誤差を増幅して電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。Ｖ／Ｆ変換回路Ｖ／Ｆは、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖに比例した周波数信号に変換してパルス周期信号Ｖｆを出力する。このパルス周期信号Ｖｆによって、前述した図１のパルス周期Ｔｆが決まる。ピーク電流通電時間設定回路ＴＰは、ピーク電流通電時間設定信号Ｔｐを出力する。モノマルチバイブレータＭＭは、上記のパルス周期信号ＶｆがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化したことをトリガ信号として上記のピーク電流通電時間設定信号Ｔｐの間はＨｉｇｈレベルとなるピーク・ベース切換信号Ｓpbを出力する。以上の動作によって周波数変調制御を行っている。また、これ以外の変調方式として、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖに基づくパルス幅変調制御によって上記のパルス周期信号Ｖｆを出力する変調方式も慣用されている。
【００１３】
ピーク電流設定回路ＩＰは、ピーク電流設定信号Ｉｐを出力する。ベース電流設定回路ＩＢは、ベース電流設定信号Ｉｂを出力する。切換回路ＳＷは、上記のピーク・ベース切換信号ＳpbがＨｉｇｈレベル（ピーク電流通電）のときはａ側に切り換えられて上記のピーク電流設定信号Ｉｐを電流制御設定信号Ｉscとして出力し、反対にＬｏｗレベル（ベース電流通電）のときはｂ側に切り換えられて上記のベース電流設定信号Ｉｂを電流制御設定信号Ｉscとして出力する。
【００１４】
図４は、図２及び図３で前述した従来装置の各信号のタイミングチャートであり、同図（Ａ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は出力電圧Ｖｗの時間変化を示しており、同図（Ｃ）はパルス周期信号Ｖｆの時間変化を示しており、同図（Ｄ）はピーク・ベース切換信号Ｓpbの時間変化を示しており、同図（Ｅ）は加工開始信号Ｔｓの時間変化を示している。以下、同図を参照して、上記の各信号の動作を説明する。
【００１５】
同図（Ｅ）に示すように、時刻ｔ１において、加工開始信号ＴｓがＨｉｇｈレベル（開始信号）になると、溶接ワイヤの送給が開始され、同図（Ｂ）に示す出力電圧Ｖｗの印加が開始される。その後、溶接ワイヤが被加工物に接触すると、アークが発生して出力電流Ｉｗが通電する。加工開始信号ＴｓがＨｉｇｈレベル（開始信号）になってから出力電流Ｉｗが通電するまでの時間遅れは、溶接開始時のワイヤ先端と被加工物との距離によって約０〜数百［ms］程度になる。図４はこの時間遅れが約０［ms］の場合を例示している。
【００１６】
次に、同図（Ｃ）に示すパルス周期信号Ｖｆは、同図（Ｂ）に示す出力電圧Ｖｗの平均値と電圧設定信号Ｖｓとが等しくなるように周波数変調制御によって決まるパルス周期Ｔｆごとに短時間Ｈｉｇｈレベルとなる。同図（Ｄ）に示すピーク・ベース切換信号Ｓpbは、時刻ｔ１において上記のパルス周期信号ＶｆがＨｉｇｈレベルに変化すると、ピーク電流通電時間Ｔｐ期間（時刻ｔ１〜ｔ２期間）Ｈｉｇｈレベルとなる。同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２期間中はピーク電流Ｉｐが通電し、続いて時刻ｔ２からパルス周期Ｔｆが終了する時刻ｔ３までの期間中はベース電流Ｉｂが通電する。
その後、時刻ｔ４において、同図（Ｅ）に示す加工開始信号ＴｓがＬｏｗレベル（停止信号）に変化すると、溶接ワイヤの送給が停止しアーク加工電源装置の出力も停止して溶接作業を終了する。
【００１７】
上述したように、図２に示す従来装置では、電圧検出器ＶＤの電圧検出信号Ｖｄによる電圧フィードバック制御によってアーク長が制御されると共に、電流検出器ＩＤの電流検出信号Ｉｄをフィードバック信号としてピーク電流Ｉｐ及びベース電流Ｉｂが制御される。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
図５は、図２で前述したホール素子を使用した電圧検出器ＶＤの入力信号と出力信号との関係を示す入出力特性図であり、横軸に示す入力信号は出力電圧Ｖｗであり、縦軸に示す出力信号は電圧検出信号Ｖｄである。同図は、出力電圧Ｖｗの最大値が５０［Ｖ］のときに、電圧検出信号Ｖｄが０．５［Ｖ］になる場合を例示している。
同図に示す特性Ｌ１０は、入出力特性が理想の場合であり、オフセット電圧値Ｖofは０［Ｖ］の場合である。しかし、実際の電圧検出器ＶＤの入出力特性は、検出器の周囲の温度変化、検出器の経年変化等によってオフセット電圧値Ｖofが０［Ｖ］にならず変動する。したがって、図２で前述した電圧増幅回路ＶＡＰの可変抵抗器Ｒｖによって初期的にオフセット電圧調整を行ってＶof＝０［Ｖ］にしても、実際の溶接時においてはオフセット電圧値Ｖofは変動して０［Ｖ］にはならない。
【００１９】
同図に示す特性Ｌ１１及び特性Ｌ１２は、温度変化、経年変化等によってオフセット電圧値が正の値Ｖof1［Ｖ］又は負の値Ｖof2［Ｖ］に変動したときの入出力特性を例示している。特性Ｌ１１は、理想の特性Ｌ１０をＶof1［Ｖ］だけ上方向に平行移動した特性であり、特性Ｌ１２は、理想の特性Ｌ１０をＶof2［Ｖ］だけ下方向に平行移動した特性である。一般的に、温度変化、経年変化等によるオフセット電圧値Ｖofの変動の最大値は、検出器の最大出力の十数［％］程度となるので、ここでは最大出力の１０［％］に相当するＶof1＝＋０．０５［Ｖ］及びＶof2＝−０．０５［Ｖ］の場合を例示する。
【００２０】
溶接時において、電圧検出器ＶＤの入出力特性が上記の特性Ｌ１１に変動した場合、以下のような問題が発生する。すなわち、オフセット電圧値Ｖof1＝０．０５［Ｖ］は、出力電圧値Ｖｗでは５［Ｖ］の変動に相当する。前述したように、出力電圧Ｖｗの平均値が電圧設定値Ｖｓと等しくなるように電圧フィードバック制御されるので、Ｖｓ＝２５［Ｖ］のときに入出力特性が特性Ｌ１０であれば、出力電圧Ｖｗの平均値は２５［Ｖ］となる。しかし、入出力特性が特性Ｌ１１のときは、オフセット電圧値Ｖof1［Ｖ］によって電圧検出信号Ｖｄは真の値よりも大きくなるので、結果として実際の溶接時における出力電圧Ｖｗの平均値は２０［Ｖ］となる。
【００２１】
出力電圧Ｖｗの平均値が２５［Ｖ］のときに適正なアーク長となり良好な溶接状態であった場合、出力電圧Ｖｗの平均値が２０「Ｖ」と小さくなるとアーク長が非常に短くなり、その結果、大粒のスパッタの発生、ビード外観の悪化、溶け込み不良等の溶接欠陥が発生する。
同様に、入出力特性が特性Ｌ１２に変動した場合は、出力電圧Ｖｗの平均値が３０［Ｖ］となるためにアーク長が非常に長くなり、その結果、アンダーカットの発生、ビード外観の悪化等の溶接欠陥が発生する。
【００２２】
上述したように、電圧検出器のオフセット電圧値が変動するとフィードバック信号が変動することになるために、出力電圧Ｖｗの値が大きく変動して、その結果溶接品質に重大な影響を及ぼすことになる。しかしながら、温度変化によって刻々と変動するオフセット電圧値を、図２で前述した電圧増幅回路ＶＡＰの可変抵抗器Ｒｖによって０［Ｖ］に常に調整することはできない。
そこで、本発明は、温度変化、経年変化等によって刻々と変動するオフセット電圧値を含む検出器の検出信号を真の値の信号に修正して出力制御することができるので、常に良好な溶接品質を得ることができるアーク加工電源装置の出力制御方法を提供する。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
【００２７】
請求項１の発明は、図１６と図１３の組み合わせによって、
タッチセンサを備えたロボット溶接にあって、加工開始信号Ｔｓが停止信号であるときは溶接ワイヤと被溶接物との間に接触検出電圧Ｖｔを印加してタッチセンシングを行い、溶接ワイヤと被溶接物との間の出力電圧Ｖｗを検出してオフセット電圧を含む電圧検出信号Ｖｄを出力し、上記接触検出電圧Ｖｔの印加を遮断すると共に上記加工開始信号Ｔｓが開始信号になると上記電圧検出信号Ｖｄ及び予め設定した電圧設定信号Ｖｓから出力電圧Ｖｗの制御を開始するアーク加工電源装置の出力電圧制御方法において、
上記加工開始信号Ｔｓが開始信号になるとその時点から予め設定した遅延時間Ｔｄの期間中の上記電圧検出信号Ｖｄをオフセット電圧値Ｖofとし、
次に上記遅延時間Ｔｄ経過後に上記電圧設定信号Ｖｓと上記オフセット電圧値Ｖofとの加算値であるオフセット電圧修正済電圧設定信号Ｖso及び上記電圧検出信号Ｖｄを使用して出力電圧Ｖｗの制御を開始するアーク加工電源装置の出力電圧制御方法である。
【００２８】
請求項２の発明は、図１６と図１５の組み合わせによって、
タッチセンサを備えたロボット溶接にあって、加工開始信号Ｔｓが停止信号であるときは溶接ワイヤと被溶接物との間に接触検出電圧Ｖｔを印加してタッチセンシングを行い、溶接ワイヤと被溶接物との間の出力電圧Ｖｗを検出してオフセット電圧を含む電圧検出信号Ｖｄを出力し、上記接触検出電圧Ｖｔの印加を遮断すると共に上記加工開始信号Ｔｓが開始信号になると上記電圧検出信号Ｖｄ及び予め設定した電圧設定信号Ｖｓから出力電圧Ｖｗの制御を開始するアーク加工電源装置の出力電圧制御方法において、
上記加工開始信号Ｔｓが開始信号になるとその時点から予め設定した遅延時間Ｔｄの期間中の上記電圧検出信号Ｖｄをオフセット電圧値Ｖofとし、
次に上記遅延時間Ｔｄ経過後に上記電圧検出信号Ｖｄと上記オフセット電圧値Ｖofとの減算値であるオフセット電圧修正済電圧検出信号Ｖdo及び上記電圧設定信号Ｖｓを使用して出力電圧Ｖｗの制御を開始するアーク加工電源装置の出力電圧制御方法である。
【００３９】
請求項３の発明は、図１３に示すように、
タッチセンサを備えたロボット溶接にあって、加工開始信号Ｔｓが停止信号であるときは溶接ワイヤと被溶接物との間に接触検出電圧Ｖｔを印加してタッチセンシングを行い、溶接ワイヤと被溶接物との間の出力電圧Ｖｗを検出してオフセット電圧を含む電圧検出信号Ｖｄを出力し、上記接触検出電圧Ｖｔの印加を遮断すると共に上記加工開始信号Ｔｓが開始信号になると上記電圧検出信号Ｖｄ及び予め設定した電圧設定信号Ｖｓから電流制御設定信号Ｉscを出力してその信号によって出力電流Ｉｗの制御を開始するアーク加工電源装置の出力電流制御方法において、
上記加工開始信号Ｔｓが開始信号になるとその時点から予め設定した遅延時間Ｔｄの期間中の上記電圧検出信号Ｖｄをオフセット電圧値Ｖofとし、
次に上記遅延時間Ｔｄ経過後に上記電圧設定信号Ｖｓと上記オフセット電圧値Ｖofとの加算値であるオフセット電圧修正済電圧設定信号Ｖso及び上記電圧検出信号Ｖｄを使用して上記電流制御設定信号Ｉscを出力してその信号によって出力電流Ｉｗの制御を開始するアーク加工電源装置の出力電流制御方法である。
【００４０】
請求項４の発明は、図１５に示すように、
タッチセンサを備えたロボット溶接にあって、加工開始信号Ｔｓが停止信号であるときは溶接ワイヤと被溶接物との間に接触検出電圧Ｖｔを印加してタッチセンシングを行い、溶接ワイヤと被溶接物との間の出力電圧Ｖｗを検出してオフセット電圧を含む電圧検出信号Ｖｄを出力し、上記接触検出電圧Ｖｔの印加を遮断すると共に上記加工開始信号Ｔｓが開始信号になると上記電圧検出信号Ｖｄ及び予め設定した電圧設定信号Ｖｓから電流制御設定信号Ｉscを出力してその信号によって出力電流Ｉｗの制御を開始するアーク加工電源装置の出力電流制御方法において、
上記加工開始信号Ｔｓが開始信号になるとその時点から予め設定した遅延時間Ｔｄの期間中の上記電圧検出信号Ｖｄをオフセット電圧値Ｖofとし、
次に上記遅延時間Ｔｄ経過後に上記電圧検出信号Ｖｄと上記オフセット電圧値Ｖofとの減算値であるオフセット電圧修正済電圧検出信号Ｖdo及び上記電圧設定信号Ｖｓを使用して上記電流制御設定信号Ｉscを出力してその信号によって出力電流Ｉｗの制御を開始するアーク加工電源装置の出力電流制御方法である
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下に説明する本発明の８つの実施の形態の概要は下記のとおりである。
▲１▼ 第１の実施の形態（図６）
図２で前述したアーク加工電源装置において、加工開始信号Ｔｓが停止信号のときは、出力電圧Ｖｗは印加されないので０［Ｖ］になる。このときの電圧検出器ＶＤの電圧検出信号Ｖｄをオフセット電圧値Ｖofとして検出する（第１のオフセット電圧検出方法）。
その後、加工開始信号Ｔｓが開始信号になると、予め設定した電圧設定信号Ｖｓと上記のオフセット電圧値Ｖofとの加算値をオフセット電圧修正済電圧設定信号Ｖsoとして出力すると共に、その信号及び電圧検出信号Ｖｄを使用して電流制御設定信号Ｉscを出力して出力電流Ｉｗを制御するアーク加工電源装置の出力電流制御方法である。
【００４２】
▲２▼ 第２の実施の形態（図８）
上記の▲１▼項と同様に第１のオフセット電圧検出方法によってオフセット電圧値Ｖofを検出する。
その後、加工開始信号Ｔｓが開始信号になると、電圧検出信号Ｖｄと上記のオフセット電圧値Ｖofとの減算値をオフセット電圧修正済電圧検出信号Ｖdoとして出力すると共に、その信号及び電圧設定信号Ｖｓを使用して電流制御設定信号Ｉscを出力して出力電流Ｉｗを制御するアーク加工電源装置の出力電流制御方法である。
【００４３】
▲３▼ 第３の実施の形態（図１０）
アーク加工電源装置及びタッチセンサを具備した産業用ロボットから構成されるアーク加工装置では、図９で後述するように、加工開始信号Ｔｓが停止信号のときは、被加工物の溶接線のズレを検出するために接触検出電圧Ｖｔが溶接ワイヤと被加工物との間に印加される。したがって、上記の▲１▼項及び▲２▼項と同様のオフセット電圧検出方法ではオフセット電圧値Ｖofを検出することはできない。
そこで、第３の実施の形態では、加工開始信号Ｔｓが開始信号になると、その直後の電圧検出器ＶＤの電圧検出信号Ｖｄをオフセット電圧値Ｖofとして検出する（第２のオフセット電圧検出方法）。
続いて、予め設定した電圧設定信号Ｖｓと上記のオフセット電圧値Ｖofとの加算値をオフセット電圧修正済電圧設定信号Ｖsoとして出力すると共に、その信号及び電圧検出信号Ｖｄを使用して電流制御設定信号Ｉscを出力して出力電流Ｉｗを制御するアーク加工電源装置の出力電流制御方法である。
【００４４】
▲４▼ 第４の実施の形態（図１２）
上記の▲３▼項と同様に第２のオフセット電圧検出方法によってオフセット電圧値Ｖofを検出し、続いて電圧検出信号Ｖｄと上記のオフセット電圧値Ｖofとの減算値をオフセット電圧修正済電圧検出信号Ｖdoとして出力すると共に、その信号及び電圧設定信号Ｖｓを使用して電流制御設定信号Ｉscを出力して出力電流Ｉｗを制御するアーク加工電源装置の出力電流制御方法である。
【００４５】
▲５▼ 第５の実施の形態（図１３）
上記の▲３▼項と同様に、アーク加工電源装置及びタッチセンサを具備した産業用ロボットから構成されるアーク加工装置において、
加工開始信号Ｔｓが開始信号になるとその時点から予め設定した遅延時間Ｔｄの期間中の電圧検出器ＶＤの電圧検出信号Ｖｄをオフセット電圧値Ｖofとして検出する（第３のオフセット電圧検出方法）。
続いて上記の遅延時間Ｔｄ経過後に、予め設定した電圧設定信号Ｖｓと上記のオフセット電圧値Ｖofとの加算値をオフセット電圧修正済電圧設定信号Ｖsoとして出力すると共に、その信号及び電圧検出信号Ｖｄを使用して電流制御設定信号Ｉscを出力して出力電流Ｉｗを制御するアーク加工電源装置の出力電流制御方法である。
【００４６】
▲６▼ 第６の実施の形態（図１５）
上記の▲５▼項と同様に第３のオフセット電圧検出方法によってオフセット電圧値Ｖofを検出し、続いて遅延時間Ｔｄ経過後に電圧検出信号Ｖｄと上記のオフセット電圧値Ｖofとの減算値をオフセット電圧修正済電圧検出信号Ｖdoとして出力すると共に、その信号及び電圧設定信号Ｖｓを使用して電流制御設定信号Ｉscを出力して出力電流Ｉｗを制御するアーク加工電源装置の出力電流制御方法である。
【００４７】
▲７▼ 第７の実施の形態（図１６）
第７の実施の形態は、出力電圧Ｖｗを検出した電圧検出信号Ｖｄと予め設定した電圧設定信号Ｖｓとから出力電圧Ｖｗを制御する炭酸ガス／マグ溶接用、ミグ溶接用等の定電圧特性を有するアーク加工電源装置において、
上記の▲１▼項と同様に、加工開始信号Ｔｓが停止信号のときの電圧検出器ＶＤの電圧検出信号Ｖｄをオフセット電圧値Ｖofとして検出（上記の第１のオフセット電圧検出方法）し、続いて加工開始信号Ｔｓが開始信号になると、電圧設定信号Ｖｓと上記のオフセット電圧値Ｖofとの加算値をオフセット電圧修正済電圧設定信号Ｖsoとして出力電圧Ｖｗを制御するアーク加工電源装置の出力電圧制御方法である。
また、この第７の実施の形態は、上記の▲１▼項に対応するがそれ以外にも上記の▲２▼項〜▲６▼項に対応する実施の形態に変形することもできる。
【００４８】
▲８▼ 第８の実施の形態（図１７）
第８の実施の形態は、出力電流Ｉｗを検出した電流検出信号Ｉｄと予め設定した電流設定信号Ｉｓとから出力電流Ｉｗを制御するプラズマ切断用、ティグ溶接用等の定電流特性を有するアーク加工電源装置において、
上記の▲１▼項と同様に、加工開始信号Ｔｓが停止信号のときの電流検出器ＩＤの電流検出信号Ｉｄをオフセット電圧値Ｉofとして検出（上記の第１のオフセット電圧検出方法）し、続いて加工開始信号Ｔｓが開始信号になると、電流設定信号Ｉｓと上記のオフセット電圧値Ｉofとの加算値をオフセット電圧修正済電流設定信号Ｉsoとして出力電流Ｉｗを制御するアーク加工電源装置の出力電流制御方法である。
また、この第８の実施の形態は、上記の▲１▼項に対応するがそれ以外にも上記の▲２▼項〜▲６▼項に対応する実施の形態に変形することもできる。
以下、上記の各実施の形態の詳細について説明する。
【００４９】
［第１の実施の形態］
図６は、本発明の第１の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、図２で前述した従来装置のブロック図と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており説明は省略する。なお、同図において点線で示す論理反転回路ＮＯＴ、サンプル・ホールド回路Ｓ／Ｈ、加算回路ＡＤ及び変調回路ＭＣは、図２の従来装置の場合とは異なっているので、以下に説明する。
【００５０】
論理反転回路ＮＯＴは、加工開始信号Ｔｓを論理反転したホールド信号Ｈｄを出力する。したがって、加工開始信号ＴｓがＬｏｗレベル（停止信号）のときはホールド信号ＨｄはＨｉｇｈレベル（サンプリング）となり、加工開始信号ＴｓがＨｉｇｈレベル（開始信号）のときはホールド信号ＨｄはＬｏｗレベル（ホールド）となる。
サンプル・ホールド回路Ｓ／Ｈは、上記のホールド信号ＨｄがＨｉｇｈレベルのときは電圧増幅信号Ｖapをサンプリング（検出）して、ホールド信号ＨｄがＬｏｗレベルになるとその値を保持してオフセット電圧値信号Ｖofとして出力する。
加算回路ＡＤは、上記のオフセット電圧値信号Ｖofと電圧設定信号Ｖｓとを加算してオフセット電圧修正済電圧設定信号Ｖsoを出力する。
変調回路ＭＣは、上記のオフセット電圧修正済電圧設定信号Ｖso及び電圧検出信号Ｖｄを入力として変調制御を行い電流制御設定信号Ｉscを出力する。以後、この電流制御設定信号Ｉscによって出力電流Ｉｗの通電が制御される。
【００５１】
図７は、図６で前述した第１の実施の形態を示すアーク加工電源装置における各信号のタイミングチャートであり、同図（Ａ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は出力電圧Ｖｗの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は加工開始信号Ｔｓの時間変化を示しており、同図（Ｄ）はホールド信号Ｈｄの時間変化を示している。以下、同図を参照して、動作を説明する。
【００５２】
時刻ｔ１において、同図（Ｃ）に示すように、加工開始信号ＴｓがＬｏｗレベル（停止信号）からＨｉｇｈレベル（開始信号）に変化する。同図（Ｄ）に示すホールド信号Ｈｄは、上記の加工開始信号Ｔｓの反転信号であるので、時刻ｔ１以前はＨｉｇｈレベル（サンプリング）となり、時刻ｔ１以後はＬｏｗレベル（ホールド）となる。したがって、前述したサンプル・ホールド回路Ｓ／Ｈによって、時刻ｔ１直前の出力電圧Ｖｗの値がオフセット電圧値Ｖofとしてホールドされて、時刻ｔ１以後、前述したようにこの信号を使用して出力制御が行われる。
【００５３】
［第２の実施の形態］
図８は、本発明の第２の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、図６で前述した第１の実施の形態のブロック図と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており説明は省略する。なお、同図において点線で示す減算回路ＳＢ及び変調回路ＭＣは、図６の場合とは異なっているので、以下に説明する。
【００５４】
減算回路ＳＢは、電圧検出信号Ｖｄからオフセット電圧値信号Ｖofを減算してオフセット電圧修正済電圧検出信号Ｖdoを出力する。
変調回路ＭＣは、上記のオフセット電圧修正済電圧検出信号Ｖdo及び電圧設定信号Ｖｓを入力として変調制御を行い電流制御設定信号Ｉscを出力する。以後、この電流制御設定信号Ｉscによって出力電流Ｉｗの通電が制御される。
【００５５】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態を示すアーク加工電源装置は、後述するタッチセンサを具備した産業用ロボットと組み合わせてアーク加工作業を行うときに特に効果を発揮する。以下、まずアーク加工電源装置及びタッチセンサを具備した産業用ロボットからなるアーク加工装置の構成について説明し、その後に第３の実施の形態のアーク加工電源装置の構成について説明する。
産業用ロボットによるアーク加工作業において、被加工物の加工精度、治具への固定位置等のバラツキに起因する溶接線のズレをタッチセンサによって検出して、ロボットマニピュレータの動作軌跡が溶接線と一致するように修正する方法が広く使用されている。
図９は、上述したタッチセンサを具備したアーク加工装置の構成図である。以下、同図を参照して、各構成装置について説明する。
前述したように、アーク加工電源装置ＰＳは、ロボット制御装置ＲＣからの加工開始信号Ｔｓ及び電圧設定信号Ｖｓを入力として、出力電圧Ｖｗ及び出力電流Ｉｗを出力する。ロボット制御装置ＲＣは、上記の加工開始信号Ｔｓ及び電圧設定信号Ｖｓを出力すると共に、後述するように接触検出電圧Ｖｔを入力として電圧印加信号Ｓvtを出力する。点線で囲んだタッチセンサ用電圧印加装置ＶＴは、定電圧電源Ｅ、抵抗器Ｒｔ及び電圧遮断回路ＳＶＴから構成される。
【００５６】
タッチセンシングを行うときは、ロボット制御装置ＲＣは加工開始信号Ｔｓを停止信号にしてアーク加工電源装置ＰＳの出力を停止状態にすると共に、電圧印加信号ＳvtをＨｉｇｈレベル（印加）にして、定電圧電源Ｅを抵抗器Ｒｔを通じて溶接ワイヤ１と被加工物２との間に印加する。この状態において、ロボットマニピュレータを被加工物２の溶接線付近で動かして、そのときの各動作位置における接触検出電圧Ｖｔを検出して記憶する。この接触検出電圧Ｖｔの値は、溶接ワイヤ１が被加工物２と接触していないときはＥ［Ｖ］となり、接触すると略０［Ｖ］となるので、上記の記憶した各動作位置における接触検出電圧Ｖｔの値によって被加工物２の溶接線の位置をセンシングすることができる。
上記のタッチセンシングの終了後、実際に溶接作業を行うときには、ロボット制御装置ＲＣは電圧印加信号ＳvtをＬｏｗレベル（遮断）にして定電圧電源Ｅの印加を遮断すると共に、加工開始信号Ｔｓを開始信号にしてアーク加工電源装置ＰＳの出力を開始する。
【００５７】
図１０は、本発明の第３の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、図６で前述した第１の実施の形態のブロック図と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており説明は省略する。なお、同図において点線で示すモノマルチバイブレータＭＭ、論理反転回路ＮＯＴ及び論理積回路ＡＮＤは、図６の場合とは異なっているので、以下に説明する。
【００５８】
モノマルチバイブレータＭＭは、加工開始信号Ｔｓが停止信号から開始信号に変化したことをトリガ信号として、短い一定時間Ｈｉｇｈレベルとなるホールド信号Ｈｄを出力する。
論理反転回路ＮＯＴは、上記のホールド信号Ｈｄを論理反転した反転信号を出力する。論理積回路ＡＮＤは、この反転信号と上記のホールド信号Ｈｄとの論理積をとり、出力開始信号Ｏｎを出力する。この出力開始信号Ｏｎは、加工開始信号Ｔｓに代わってドライブ回路ＤＶに入力されて、出力制御の開始／停止を制御する。
【００５９】
図１１は、図１０で前述した第３の実施の形態を示すアーク加工電源装置における各信号のタイミングチャートであり、同図（Ａ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は出力電圧Ｖｗ及び接触検出電圧Ｖｔの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は電圧印加信号Ｓvtの時間変化を示しており、同図（Ｄ）は加工開始信号Ｔｓの時間変化を示しており、同図（Ｅ）はホールド信号Ｈｄの時間変化を示しており、同図（Ｆ）は出力開始信号Ｏｎの時間変化を示している。以下、同図を参照して、動作を説明する。
【００６０】
▲１▼ 時刻ｔ３以前においては、電圧印加信号ＳvtがＨｉｇｈレベル（印加）であるので同図（Ｂ）に示す接触検出電圧Ｖｔが印可しており、一方、加工開始信号ＴｓはＬｏｗレベル（停止信号）であるので出力電圧Ｖｗは印加しない。前述したように、この状態においてタッチセンシングが行われ、溶接ワイヤと被加工物とが接触する（時刻ｔ１〜ｔ２期間）と接触検出電圧ＶｔはＥ［Ｖ］から０［Ｖ］に変化する。
【００６１】
▲２▼ 時刻ｔ３において、同図（Ｃ）に示す電圧印加信号ＳvtがＬｏｗレベル（遮断）に変化し、同図（Ｄ）に示す加工開始信号ＴｓがＨｉｇｈレベル（開始信号）に変化する。この状態では、接触検出電圧Ｖｔは印加せず、出力電圧Ｖｗも印加しない。同図（Ｅ）に示すホールド信号Ｈｄは、時刻ｔ３で加工開始信号ＴｓがＨｉｇｈレベル（開始信号）に変化したことをトリガ信号として、時刻ｔ３〜ｔ４の一定時間Ｈｉｇｈレベルとなる。
【００６２】
▲３▼ 同図（Ｆ）に示す出力開始信号Ｏｎは、同図（Ｄ）に示す加工開始信号Ｔｓと同図（Ｅ）に示すホールド信号Ｈｄの反転信号とを論理積した信号であるので、時刻ｔ４においてＨｉｇｈレベル（開始信号）に変化する。したがって、前述したサンプル・ホールド回路Ｓ／Ｈによって、時刻ｔ４直前の出力電圧Ｖｗの値がオフセット電圧値Ｖofとしてホールドされて、時刻ｔ４以後、この信号を使用して出力制御が行われる。
【００６３】
［第４の実施の形態］
図１２は、本発明の第４の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、図１０で前述した第３の実施の形態のブロック図と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており説明は省略する、同図において点線で示す減算回路ＳＢ及び変調回路ＭＣは、図１０の場合とは異なっているが、前述した図８の場合と同一であるので説明は省略する。
【００６４】
［第５の実施の形態］
図１３は、本発明の第５の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、図１０で前述した第３の実施の形態のブロック図と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており説明は省略する、なお、同図において点線で示すオンディレイ回路ＯＤは、図１０の場合とは異なっているので、以下に説明する。
オンディレイ回路ＯＤは、加工開始信号Ｔｓが停止信号から開始信号に変化したことをトリガ信号として、予め設定した遅延時間Ｔｄ経過後に遅れてＨｉｇｈレベルとなる出力開始信号Ｏｎを出力する。この出力開始信号Ｏｎは、加工開始信号Ｔｓに代わってドライブ回路ＤＶに入力されて、出力制御の開始／停止を制御する。
【００６５】
図１４は、図１３で前述した第５の実施の形態を示すアーク加工電源装置における各信号のタイミングチャートであり、同図（Ａ）は出力電流Ｉｗの時間変化を示しており、同図（Ｂ）は出力電圧Ｖｗ及び接触検出電圧Ｖｔの時間変化を示しており、同図（Ｃ）は電圧印加信号Ｓvtの時間変化を示しており、同図（Ｄ）は加工開始信号Ｔｓの時間変化を示しており、同図（Ｅ）はホールド信号Ｈｄの時間変化を示しており、同図（Ｆ）は出力開始信号Ｏｎの時間変化を示している。同図において時刻ｔ３以前の動作は図１１と同一であるので説明は省略し、時刻ｔ３以後の動作について、同図を参照して説明する。
【００６６】
時刻ｔ３において、同図（Ｃ）に示す電圧印加信号ＳvtがＬｏｗレベル（遮断）に変化し、同図（Ｄ）に示す加工開始信号ＴｓがＨｉｇｈレベル（開始信号）に変化する。この状態では、接触検出電圧Ｖｔは印加せず、出力電圧Ｖｗも印加しない。図（Ｅ）に示すホールド信号Ｈｄは、時刻ｔ３で加工開始信号ＴｓがＨｉｇｈレベル（開始信号）に変化したことをトリガ信号として、時刻ｔ３〜ｔ４の一定時間Ｈｉｇｈレベルとなる。
【００６７】
同図（Ｆ）に示す出力開始信号Ｏｎは、同図（Ｄ）に示す加工開始信号Ｔｓが時刻ｔ３でＨｉｇｈレベル（開始信号）に変化したことをトリガ信号として、予め設定した遅延時間Ｔｄ経過後の時刻ｔ４１までオンディレイされた信号である。したがって、前述したサンプル・ホールド回路Ｓ／Ｈによって、時刻ｔ４直前の出力電圧Ｖｗの値がオフセット電圧値Ｖofとしてホールドされて、時刻ｔ４１以後、この信号を使用して出力制御が行われる。
【００６８】
［第６の実施の形態］
図１５は、本発明の第６の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、図１３で前述した第５の実施の形態のブロック図と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており説明は省略する。同図において点線で示す減算回路ＳＢ及び変調回路ＭＣは、図１３の場合とは異なっているが、前述した図８の場合と同一であるので説明は省略する。
【００６９】
［第７の実施の形態］
第７の実施の形態は、出力電圧Ｖｗを検出した電圧検出信号Ｖｄと予め設定した電圧設定信号Ｖｓとから出力電圧Ｖｗを制御する定電圧特性を有する炭酸ガス／マグ溶接用のアーク加工電源装置において、前述した第１の実施の形態と同一の出力制御を行う場合である。
図１６は、本発明の第７の実施の形態を示すアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、図６で前述した第１の実施の形態のブロック図と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており説明は省略する、なお、同図において点線で示す誤差増幅回路ＥＡは、図６の場合とは異なっているので、以下に説明する。
誤差増幅回路ＥＡは、オフセット電圧修正済電圧設定信号Ｖsoと電圧増幅信号Ｖapとの誤差を増幅して誤差増幅信号Ｅａを出力する。以後、この信号によって出力制御される。
【００７０】
［第８の実施の形態］
第８の実施の形態は、出力電流Ｉｗを検出した電流検出信号Ｉｄと予め設定した電流設定信号Ｉｓとから出力電流Ｉｗを制御する定電流特性を有するプラズマ切断用のアーク加工電源装置において、前述した第１の実施の形態と同一の出力制御を行う場合である。したがって、この実施の形態は、電流検出器ＩＤのオフセット電圧値の修正を行う場合である。
図１７は、本発明の第８の実施の形態を示すアーク加工電源装置のブロック図である。同図において、図６で前述した第１の実施の形態のブロック図と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており説明は省略する。なお、同図において点線で示す電流設定回路ＩＳ、サンプル・ホールド回路Ｓ／Ｈ、加算回路ＡＤ及び誤差増幅回路ＥＡは、図６の場合とは異なっているので、以下に説明する。
【００７１】
電流設定回路ＩＳは、電流設定信号Ｉｓを出力する。
サンプル・ホールド回路Ｓ／Ｈは、ホールド信号ＨｄがＨｉｇｈレベルのときは電流増幅信号Ｉapをサンプリング（検出）して、ホールド信号ＨｄがＬｏｗレベルになるとその値を保持してオフセット電圧値信号Ｉofを出力する。
加算回路ＡＤは、上記のオフセット電圧値信号Ｉofと電流設定信号Ｉｓとを加算してオフセット電圧修正済電流設定信号Ｉsoを出力する。
誤差増幅回路ＥＡは、上記のオフセット電圧修正済電流設定信号Ｉsoと電流増幅信号Ｉapとの誤差を増幅して誤差増幅信号Ｅａを出力する。以後、この信号によって出力制御される。
【００７２】
上記においては、電圧検出器及び電流検出器として、ホール素子を使用した検出器を例示して説明したが、それ以外にもオフセット電圧が発生する以下のような検出器の場合でも本発明を適用することができる。
▲１▼ 電圧検出器に絶縁アンプを使用する場合、絶縁アンプの出力信号にオフセット電圧値Ｖofが発生して、温度変化、経年変化等によってその値が変動するため、この場合でも本発明を適用することができる。
▲２▼ 電流検出器としてシャント及び絶縁アンプを使用する場合、上記と同様に絶縁アンプの出力信号にオフセット電圧値Ｉofが発生して、温度変化、経年変化等によってその値が変動するため、この場合でも本発明を適用することができる。
【００７３】
上述した実施の形態においては、電圧検出器ＶＤのオフセット電圧値Ｖof又は電流検出器ＩＤのオフセット電圧値Ｉofを、１回のサンプリング値によって検出しているが、検出値に含まれるノイズ及びバラツキを除去するために複数回のサンプリング値の平均値を検出値として使用してもよい。
また、上記において炭酸ガス／マグ溶接用のアーク加工電源装置の場合は、パルスアーク溶接用のアーク加工電源装置の場合の第１の実施の形態に相当する第７の実施の形態を説明したが、第２乃至第６の実施の形態に相当する実施の形態とすることもできる。
さらに、上記においてプラズマ切断用のアーク加工電源装置の場合は、パルスアーク溶接用のアーク加工電源装置の場合の第１の実施の形態に相当する第８の実施の形態を説明したが、第２乃至第６の実施の形態に相当する実施の形態とすることもできる。
【００７４】
【本発明の効果】
本発明のアーク加工電源装置の出力制御方法では、アーク加工時に刻々と変動する電圧検出器のオフセット電圧値を検出し、設定信号又は検出信号に対してオフセット電圧修正して出力制御することができるので、常にアーク加工状態を安定に維持することができ、その結果良好な溶接品質を得ることができる。
また、本発明のアーク加工電源装置の出力制御方法は、パルスアーク溶接、炭酸ガス／マグ溶接等の溶接電源装置に使用することができる。
さらに、第３乃至第６の実施の形態で示すアーク加工電源装置の出力制御方法は、加工開始信号Ｔｓが停止信号のときに溶接ワイヤと被加工物との間に電圧を印可するタッチセンサ等を具備した産業用ロボットと組み合わせて使用する場合でも、上記の効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、パルスアーク溶接用のアーク加工電源装置の出力波形を示す電流・電圧波形図である。
【図２】図２は、従来技術のパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図２の変調回路ＭＣの詳細を例示したブロック図である。
【図４】図４は、図２及び図３で示す従来装置の各信号のタイミングチャートである。
【図５】図５は、電圧検出器ＶＤの入力信号と出力信号との関係を示す入出力特性図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。
【図７】図７は、第１の実施の形態を示すアーク加工電源装置における各信号のタイミングチャートである。
【図８】図８は、本発明の第２の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。
【図９】図９は、タッチセンサを具備したアーク加工装置の構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。
【図１１】図１１は、第３の実施の形態を示すアーク加工電源装置における各信号のタイミングチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の第４の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。
【図１３】図１３は、本発明の第５の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。
【図１４】図１４は、第５の実施の形態を示すアーク加工電源装置における各信号のタイミングチャートである。
【図１５】図１５は、本発明の第６の実施の形態を示すパルスアーク溶接用のアーク加工電源装置のブロック図である。
【図１６】図１６は、本発明の第７の実施の形態を示すアーク加工電源装置のブロック図である。
【図１７】図１７は、本発明の第８の実施の形態を示すアーク加工電源装置のブロック図である。
【符号の説明】
１ 溶接用ワイヤ
２ 被加工物、被加工物
３ アーク、プラズマアーク
４ 溶接トーチ、切断トーチ
５ａ ワイヤ送給装置の送給ロール
ＡＣ 商用電源
ＡＤ 加算回路
ＡＮＤ 論理積回路
ＤＶ ドライブ回路
Ｄｖ ドライブ信号
Ｅ 定電圧電源
ＥＡ 誤差増幅回路
Ｅａ 誤差増幅信号
ＥＶ 電圧誤差増幅回路
Ｅｖ 電圧誤差増幅信号
Ｈｄ ホールド信号
ＩＡＰ 電流増幅回路
Ｉap 電流増幅信号
ＩＢ ベース電流設定回路
Ｉｂ ベース電流、ベース電流設定信号
ＩＤ 電流検出器
Ｉｄ 電流検出信号
Ｉdo オフセット電圧修正済電流検出信号
ＩＮＶ 出力制御回路
Ｉof オフセット電圧値、オフセット電圧値信号
ＩＰ ピーク電流設定回路
Ｉｐ ピーク電流、ピーク電流設定信号
ＩＳ 電流設定回路
Ｉｓ 電流設定信号
Ｉsc 電流制御設定信号
Ｉso オフセット電圧修正済電流設定信号
Ｉｗ 出力電流
Ｌ１０〜Ｌ１２ 電圧検出器の入出力特性
ＭＣ 変調回路
ＭＭ モノマルチバイブレータ
ＮＯＴ 論理反転回路
ＯＤ オンディレイ回路
Ｏｎ 出力開始信号
ＰＳ アーク加工電源装置
ＲＣ ロボット制御装置
Ｒｉ、Ｒｖ 可変抵抗器
Ｒｔ 抵抗器
Ｓ／Ｈ サンプル・ホールド回路
ＳＢ 減算回路
Ｓpb ピーク・ベース切換信号
ＳＶＴ 電圧遮断回路
Ｓvt 電圧印加信号
ｔ 時刻、時間経過
Ｔｄ 遅延時間
Ｔｆ パルス周期
ＴＰ ピーク電流通電時間設定回路
Ｔｐ ピーク電流通電時間、ピーク電流通電時間設定信号
ＴＳ 加工開始回路
Ｔｓ 加工開始信号／加工開始信号
Ｖ／Ｆ Ｖ／Ｆ変換回路
ＶＡＰ 電圧増幅回路
Ｖap 電圧増幅信号
Ｖｂ ベース電圧
ＶＤ 電圧検出器
Ｖｄ 電圧検出信号
Ｖdo オフセット電圧修正済電圧検出信号
Ｖｆ パルス周期信号
Ｖof オフセット電圧値、オフセット電圧値信号
Ｖｐ ピーク電圧
ＶＳ 電圧設定回路
Ｖｓ 電圧設定値、電圧設定信号
Ｖso オフセット電圧修正済電圧設定信号
ＶＴ タッチセンサ用電圧印加装置
Ｖｔ 接触検出電圧
Ｖｗ 出力電圧
Claims (4)
- タッチセンサを備えたロボット溶接にあって、加工開始信号が停止信号であるときは溶接ワイヤと被溶接物との間に接触検出電圧を印加してタッチセンシングを行い、溶接ワイヤと被溶接物との間の出力電圧を検出してオフセット電圧を含む電圧検出信号を出力し、前記接触検出電圧の印加を遮断すると共に前記加工開始信号が開始信号になると前記電圧検出信号及び予め設定した電圧設定信号から出力電圧の制御を開始するアーク加工電源装置の出力電圧制御方法において、前記加工開始信号が開始信号になるとその時点から予め設定した遅延時間の期間中の前記電圧検出信号をオフセット電圧値とし、次に前記遅延時間経過後に前記電圧設定信号と前記オフセット電圧値との加算値であるオフセット電圧修正済電圧設定信号及び前記電圧検出信号を使用して出力電圧の制御を開始するアーク加工電源装置の出力電圧制御方法。
- タッチセンサを備えたロボット溶接にあって、加工開始信号が停止信号であるときは溶接ワイヤと被溶接物との間に接触検出電圧を印加してタッチセンシングを行い、溶接ワイヤと被溶接物との間の出力電圧を検出してオフセット電圧を含む電圧検出信号を出力し、前記接触検出電圧の印加を遮断すると共に前記加工開始信号が開始信号になると前記電圧検出信号及び予め設定した電圧設定信号から出力電圧の制御を開始するアーク加工電源装置の出力電圧制御方法において、前記加工開始信号が開始信号になるとその時点から予め設定した遅延時間の期間中の前記電圧検出信号をオフセット電圧値とし、次に前記遅延時間経過後に前記電圧検出信号と前記オフセット電圧値との減算値であるオフセット電圧修正済電圧検出信号及び前記電圧設定信号を使用して出力電圧の制御を開始するアーク加工電源装置の出力電圧制御方法。
- タッチセンサを備えたロボット溶接にあって、加工開始信号が停止信号であるときは溶接ワイヤと被溶接物との間に接触検出電圧を印加してタッチセンシングを行い、溶接ワイヤと被溶接物との間の出力電圧を検出してオフセット電圧を含む電圧検出信号を出力し、前記接触検出電圧の印加を遮断すると共に前記加工開始信号が開始信号になると前記電圧検出信号及び予め設定した電圧設定信号から電流制御設定信号を出力してその信号によって出力電流の制御を開始するアーク加工電源装置の出力電流制御方法において、前記加工開始信号が開始信号になるとその時点から予め設定した遅延時間の期間中の前記電圧検出信号をオフセット電圧値とし、次に前記遅延時間経過後に前記電圧設定信号と前記オフセット電圧値との加算値であるオフセット電圧修正済電圧設定信号及び前記電圧検出信号を使用して前記電流制御設定信号を出力してその信号によって出力電流の制御を開始するアーク加工電源装置の出力電流制御方法。
- タッチセンサを備えたロボット溶接にあって、加工開始信号が停止信号であるときは溶接ワイヤと被溶接物との間に接触検出電圧を印加してタッチセンシングを行い、溶接ワイヤと被溶接物との間の出力電圧を検出してオフセット電圧を含む電圧検出信号を出力し、前記接触検出電圧の印加を遮断すると共に前記加工開始信号が開始信号になると前記電圧検出信号及び予め設定した電圧設定信号から電流制御設定信号を出力してその信号によって出力電流の制御を開始するアーク加工電源装置の出力電流制御方法において、前記加工開始信号が開始信号になるとその時点から予め設定した遅延時間の期間中の前記電圧検出信号をオフセット電圧値とし、次に前記遅延時間経過後に前記電圧検出信号と前記オフセット電圧値との減算値であるオフセット電圧修正済電圧検出信号及び前記電圧設定信号を使用して前記電流制御設定信号を出力してその信号によって出力電流の制御を開始するアーク加工電源装置の出力電流制御方法。
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