JP4799719B2 - 直流アーク加工電源制御方法及び電源装置 - Google Patents

直流アーク加工電源制御方法及び電源装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極に検出用電圧を印加して、消耗性電極と被加工物とを接触したことを検出するアーク加工用電源装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
溶接ロボットの位置決めにはワイヤタッチセンサが用いられる。このワイヤタッチセンサとは溶接トーチの消耗性電極が被加工物に接触したこを検知するものである。
【0003】
図10はワイヤタッチセンサの従来技術を示す。1は交流電源であり、三相交流商用電源が用いられる。一次整流回路2は、三相交流商用電源の出力が整流され平滑されて直流電力に変換する。インバータ回路3は、一次整流回路2の直流電力を高周波交流パルス電圧に変換する。4は主変圧器であり、インバータ回路3の出力をアーク加工に適した高周波交流パルス電圧に変換する。二次整流回路5は、主変圧器の出力を整流・平滑して直流電力に変換する。6は直流リアクトルである。上述より溶接電源回路57が形成されている。また、32は主制御回路である。
【0004】
図10に示すように、検知電圧供給手段である定電流電源回路51はダイオードDR1を介して出力端子のプラス側(溶接トーチ13側)に接続してある。従って溶接電源が出力していないときにはこの定電流電源51によりダイオードDR1を介して溶接トーチ13の先端の消耗性電極14に検知電圧が印加されている。
【0005】
溶接トーチ13の先端の消耗性電極14が被加工物15に接触すると電流が流れ出力端子間の電圧が低下するが、交流増幅器55は、上記出力端子間の電圧変化を増幅するとともに、この出力をON、OFF信号に変換するコンパレータ機能を有する短絡検出回路56を介して接触信号Sを送出するように構成してある。
【0006】
消耗性電極14と被加工物15の間の電圧は、接触検知能力を高める上ではできるだ高い方が望ましいが、あまり高圧になると二次整流回路5のダイオードを破壊してしまうので制限される。そこで、二次整流回路5のダイオードの耐圧を考慮した電圧としている。また、電流の変化を電圧に変換するため、抵抗を使用することも考えられるが、感度を高めるために高抵抗を使用すると、逆に接触検知のための電圧が低下してしまうので、内部抵抗が高く、検知電圧の低下の少ない定電流電源回路51を使用している。
【0007】
一般に溶接電源の内部回路は、図10のように単純ではなくさまざまな漏れ電流が存在する。また、溶接トーチ13側のケーブルや被加工物15と溶接電源を接続するケーブルにも漏れ電流が存在し、これらはケーブル長さや設置状況によっても変化する。これらの変動要因によって溶接トーチ13と被加工物間の抵抗が低下してしまうと、接触検知のための電圧も低下してしまい検出感度を低下する。上記問題を解決するために定電流値自動調整回路54を設けている。これは検知電圧を監視し、予め定めた所定時間この電圧が低い状態にあると定電流電源51の電流設定値を増加させ、検知電圧を常に一定に保つ役割をはたす。
【0008】
溶接トーチ13と被加工物15の間の電気抵抗が低下した時に無制限に、定電流電源51の電流を増加させると定電流電源回路51が発熱によって破壊されるので、上記問題を解決するために電流制限回路53を設けている。この電流制限回路53によって定電流電源回路51の最大電流が制限される。
【0009】
消耗性電極14が被加工物15に接触した時、接触抵抗は非常に小さくなる。この状態が長く続くと定電流値自動調整回路54と電流制限回路53の働きによって定電流電源回路51の電流値は最大の状態で保たれ、この状態を保たれることは寿命と信頼性の点で望ましくない。そこで、消耗性電極14と被加工物15とが接触状態にあることを検知して、定電流電源回路51の電流値を極めて低い値に抑えるべく短絡保護回路52を設けている。
【0010】
一般に、被加工物15の金属表面が酸化物で覆われている場合、極めて導通が悪いが、酸化物には水分も含まれており完全な絶縁物ではない。従って、電圧を印加しても僅かながら電流が流れ、この電流を電圧の変化に変換して増幅することにより高電圧を印加した時と同程度の検知能力を有する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
図10に示す従来装置においては、消耗性電極が被加工物に接触したことを検出して、消耗性電極が被加工物に接触した位置を判断するために、溶接電源とは別に接触検出用電源回路50が必要であった。また、溶接電源からの出力電圧が接触検出用電源回路50に印加されたときに、上記回路を保護するための保護用ダイオードDR1が必要となり、さらに、上記接触検出用電源回路50及び保護用ダイオードDR1を溶接電源の外部に別途設置する必要があり、作業性が非常に悪く、又、高価である欠点を有していた。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、三相交流商用電源を整流して直流電力とし、前記直流電力をインバータにより高周波交流パルス電圧に変換して各正負の電圧を出力し、前記高周波交流パルス電圧を負荷に適した交流パルス電圧に変換し、前記交流パルス電圧を整流し直流電力として消耗電極に供給する直流アーク加工電源制御方法において、接触検出時に所定の発振期間と停止期間とを有する接触検出用クロック周期でインバータを駆動して前記消耗電極に接触検出電流を通電し、前記消耗電極が被加工物に接触すると、前記インバータが前記接触検出用クロック周期から溶接用駆動周期に切り換えて駆動すると共に前記接触検出電流から溶接電流に移行し前記溶接電流を前記消耗電極に通電する、ことを特徴とする直流アーク加工電源制御方法である。
【0013】
第2の発明は、三相交流商用電源を整流して直流電力を得る一次整流回路と、前記直流電力を高周波交流パルス電圧に変換して各正負の電圧を出力するインバータ回路と、前記高周波交流パルス電圧を負荷に適した交流パルス電圧に変換する主変圧器と、前記主変圧器の出力を二次整流回路で整流して直流電力を消耗電極に供給する直流アーク加工電源装置において、検出・溶接電流切換信号によって接触検出用クロック回路の所定の発振期間と停止期間とを有する接触検出用クロック信号と溶接用駆動回路の溶接用駆動信号と切り換えてPWM制御回路に入力する検出・溶接切換スイッチと、前記検出・溶接電流切換信号によって出力設定器の出力設定信号と接触検出設定器の接触検出基準信号と切り換える出力制御切換スイッチと、前記出力制御切換スイッチにより選択した接触検出基準信号又は出力設定信号に応じてパルス幅に変調し出力制御する前記PWM制御回路とを具備し、前記検出・溶接電流切換信号に応じてインバータ回路の出力を接触検出電流と溶接電流とに切り換える、ことを特徴とする直流アーク加工電源装置である。
【0034】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、図1の電源装置接続図及び同接続図の動作を説明するタイミングチャート図2に示すように、三相交流商用電源を整流して直流電力を得る一次整流回路と、直流電力を高周波交流パルス電圧に変換して各正負の電圧を出力するインバータ回路と、高周波交流パルス電圧を負荷に適した交流パルス電圧に変換する主変圧器と、主変圧器の出力を二次整流回路で整流して直流電力を供給する直流アーク加工電源装置において、検出・溶接電流切換信号Stによって接触検出用クロック回路の出力信号と溶接用駆動回路の出力信号とを切り換えてPWM回路を制御する検出・溶接切換スイッチと、検出・溶接電流切換信号によって出力設定器の出力設定信号Isと接触検出設定器とを切り換える出力制御切換スイッチと、出力制御切換スイッチにより選択した接触検出基準信号Ic又は出力設定信号Isに応じてパルス幅に変調し出力制御するPWM回路とを具備し、インバータ駆動信号によってインバータ回路の出力を制御して検出用接触低電流と溶接電流とを切り換える直流アーク加工電源装置である。
【0035】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の消耗性電極が被加工物に接触した位置を判定するタッチセンサによる直流アーク加工電源制御方法及び電源装置について説明する。
【0036】
図1は、消耗性電極が被加工物に接触したことを検出する直流アーク加工電源装置の実施例を示す電源装置接続図である。
【0037】
図1において、1は交流電源であり、三相交流商用電源が用いられる。一次整流回路2は、三相交流商用電源の出力が整流され平滑されて直流電力に変換する。インバータ回路3は、一次整流回路2の直流電力を高周波交流パルス電圧に変換する。4は主変圧器であり、インバータ回路3の出力をアーク加工に適した高周波交流パルス電圧に変換する。二次整流回路5は、主変圧器の出力を整流・平滑して直流電力に変換する。6は直流リアクトルである。
【0038】
出力電圧検出器7は、出力端子間の電圧を検出し、図2(E)に示すように、出力電圧信号Voを出力する。出力電流検出器8は、出力電流を検出して出力電流信号Ioを出力する。過電流保護用電流検出器9は、インバータ回路の出力電流値Irを出力する。
【0039】
過電流保護回路10は、過電流検出用比較器16、過電流基準信号切換スイッチSW1、溶接用過電流基準信号器18及び接触検出用過電流基準信号器19で形成されており、過電流検出用比較器16でインバータ回路の出力電流値Irと過電流基準信号切換スイッチSW1で選択された溶接用過電流基準信号Ia及び接触検出用過電流基準信号Ibとを比較し、Ir<Ia及びIr<Ibのとき、過電流検出信号Scを出力する。
【0040】
主制御回路11は、PWM制御回路17、出力制御切換スイッチSW3、出力波形制御回路22及び接触検出設定器24で形成されており、PWM制御回路17は、出力制御切換スイッチSW3によって選択された、出力波形制御信号ΔV及び接触検出基準信号Icに応じて、インバータ駆動信号Psのパルス幅を制御する。
【0041】
ドライバ回路12は、インバータ駆動信号Psをインバータ回路3に対応した信号レベルに変換して、インバータ制御信号Dsを出力する。13は溶接トーチであり、14は消耗性電極であり、15は被加工物である。
【0042】
検出・溶接切換スイッチSW2は、溶接用駆動回路20の溶接用駆動信号Sa及び接触検出用クロック回路21の接触検出用クロック信号Sbを検出・溶接電流切換信号Stによって選択し、PWM制御回路17に入力し、上記各信号に応じてPWM制御回路17の発振期間及び停止期間を制御する。
【0043】
短絡検出回路23は、出力電圧信号Voが入力され、図示していない予め定めた接触電圧検出用基準値Vaと比較して、Va>Voのとき、消耗性電極14が被加工物15に接触したと判断して電極接触信号Soを溶接電源の外部に出力する。
【0044】
25は起動スイッチで起動信号S1を出力する。26は出力設定器で、出力設定信号Isを出力する。
【0045】
図2は、図1に示す電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図1に示した実施例の動作を図2のタイミング図によって説明する。図2(A)は、起動信号S1を示し、接触検出期間T1と溶接期間T2との期間を有する。図2(B)は、検出・溶接電流切換信号Stを示し、図2(C)は、溶接用駆動信号Saを示し、図2(D)は、接触検出用クロック信号Sbを示し、図2(E)は、出力電圧検出器7から出力する出力電圧信号Voを示す。図2(F)は、過電流保護用電流検出器9から出力するインバータ回路の出力電流値Irを示し、図2(G)は、過電流検出用比較器16から出力する過電流検出信号Scを示す。図2(H)は、短絡検出回路23から出力する電極接触信号Soを示す。
【0046】
起動スイッチ25から図2(A)に示す起動信号S1が出力されると、PWM制御回路17が動作可能状態で待機する。また、検出時において、検出・溶接電流切換号Stにより、過電流基準信号切換切替スイッチSW1、検出・溶接切換スイッチSW2及び出力制御切換スイッチSW3を全てb側にする。
【0047】
過電流基準信号切換スイッチSW1がb側のとき、接触検出時過電流基準信号Ibを選択して、過電流検出用比較器16に入力する。消耗性電極14が被加工物15に接触したとき、設定した出力電流が大きいと溶着やスパークにより被加工物15を傷つけてしまう。よって、接触検出時過電流基準信号Ibの値は、上述を防止するために、予め定めた値Ib=1A〜3Aの範囲に設定する。
【0048】
検出・溶接切換スイッチSW2がb側のとき、図2(D)に示す接触検出用クロック信号Sbを選択して、PWM制御回路17に入力する。上記PWM制御回路17は、入力信号Sbの発振期間tbに同期して発振する。
【0049】
図2(D)に示す接触検出用クロック信号Sbの停止期間ta中に、消耗性電極14が被加工物15に接触しても、接触の判断を行わないため、電極接触信号Soの出力が遅れてしまう。そのため、接触検出用クロック信号Sbの発振期間tbと停止期間taの周期を適宜に速くすることで、上述の遅れに対し対応する。
【0050】
出力制御切換スイッチSW3がb側のとき、接触検出設定器24からの接触検出基準信号Icを選択して、PWM制御回路17に入力する。また、接触検出基準信号Icは、消耗性電極14が被加工物15に接触したとき、被加工物15を傷つけてない予め定めた値に設定する。
【0051】
図2(E)に示す時刻t=t1において、消耗性電極14が被加工物15に接触すると、接触検出は図2(D)の2回目の発振期間tbより開始する。
【0052】
出力電圧検出器7は、図2(E)に示す出力電圧信号Voを短絡検出回路23に入力する。短絡検出回路23は、出力電圧信号Voと予め定めた接触電圧検出用基準値Vaとを比較して、Va>Voのとき消耗性電極14が被加工物15に接触したと判断して、図2(H)に示す、電極接触信号Soを溶接電源の外部に出力する。
【0053】
過電流保護用電流検出器9は、図2(F)に示すインバータ回路の出力電流値Irを過電流検出用比較器16に入力する。過電流検出用比較器16は、インバータ回路の出力電流値Irと接触検出時過電流基準信号Ibとを比較して、Ib<Irのとき、過電流と判断して、図2(G)に示す過電流検出信号Scを出力し、PWM制御回路17の発振を過電流検出信号Scが出力する期間、一時停止させて出力電流値を制御する。
【0054】
図2(E)に示す時刻t=t2において、消耗性電極14が被加工物15から開放されたとき、図2(D)の接触検出用クロック信号Sbの4回目の発信期間tbより、接触か開放かの判断を開始する。
【0055】
図2(E)に示す4回目の出力電圧信号Voが短絡検出回路23に入力されると、短絡検出回路23は、出力電圧信号Voと予め定めた接触電圧検出用基準値Vaとを比較して、Va<Voのときに消耗性電極14が被加工物15から開放したと判断して、図2(H)に示す、電極接触信号SoをLowにする。
【0056】
過電流保護用電流検出器9は、消耗性電極14が被加工物15から開放されているため、図2(F)に示すインバータ回路の出力電流値Irが0となる。過電流検出用比較器16は、インバータ回路の出力電流値Irと接触検出時過電流基準信号Ibとを比較して、Ib>Irとなり、図2(G)に示す過電流検出信号Scの出力を停止する。
【0057】
図2(A)に示す起動信号S1の接触検出期間T1が終了する時刻t=t3において、検出・溶接電流切換信号Stにより、過電流基準信号切換スイッチSW1、検出・溶接切換スイッチSW2及び出力制御切換スイッチSW3を全てa側にする。また、溶接期間T2は溶接時における無負荷状態を示す。
【0058】
過電流基準信号切換スイッチSW1がa側に切替ると、溶接時過電流基準信号Iaを選択して、過電流検出用比較器16に入力する。溶接中に過電流が流れると、電源装置の破壊及び被加工物15を損傷してしまう。よって、溶接時過電流基準信号Iaの値は、上述を防止できる、予め定めた値設定する。
【0059】
検出・溶接切換スイッチSW2がa側に切替ると、図2(C)に示す溶接用駆動信号Saを選択して、PWM制御回路17に入力する。上記PWM制御回路17は、入力信号Saが入力中は発振する。
【0060】
出力制御切換スイッチSW3がa側に切替ると、フィードバック制御が開始され、出力波形制御回路22において、出力設定信号Isと出力電流信号Ioとを比較してその差を求め、上記求めた出力波形制御信号ΔVがPWM制御回路17に入力される。PWM制御回路17は、出力設定信号Isと出力電流信号Ioとが等しくなるように、PWM制御回路17の出力信号Psのパルス幅を制御する。
【0061】
図3は、消耗性電極が被加工物に接触したことを検出する直流アーク加工電源装置の第2の実施例を示す電源装置接続図である。同図において、図1と同一の符号は図1と同一動作を行うので詳細な説明は省略し違いのみを説明する。図3に示す、短絡検出起動回路23は、出力電圧信号Voが入力されると、予め定めた接触電圧検出用基準値Vaと比較し、Va>Voのとき、消耗性電極14が被加工物15に接触したと判断して、電極接触信号Soを第2の接触検出用クロック回路28に入力し、また、上記電極接触信号Soを溶接電源の外部にも出力する。
【0062】
図4は、図3に示す電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。図4(A)は、起動信号S1を示し、接触検出期間T1と溶接期間T2との期間を有する。図4(B)は、検出・溶接電流切換号Stを示し、図4(C)は、溶接用駆動信号Saを示し、図4(D)は、第2の接触検出用クロック信号Sbを示し、図4(E)は、出力電圧検出器7から出力する出力電圧信号Voを示す。図4(F)は、過電流保護用電流検出器9から出力するインバータ回路の出力電流値Irを示し、図4(G)は、過電流検出用比較器16から出力する過電流検出信号Scを示す。図4(H)は、短絡検出回路23から出力する電極接触信号Soを示す。
【0063】
図4(D)に示す時刻t=t1において、消耗性電極14が被加工物15に接触すると、出力電圧検出器7は、図4(E)に示す出力電圧信号Voを短絡検出回路23に入力する。短絡検出回路23は、出力電圧信号Voと予め定めた接触電圧検出用基準値Vaとを比較して、Va>Voのとき、消耗性電極14が被加工物15に接触したと判断して、図4(H)に示す、電極接触信号Soを出力して、第2の接触検出用クロック回路28に入力し、溶接電源の外部にも出力する。
【0064】
第2の接触検出用クロック回路28は、電極接触信号SoがHighに立上がってから、予め定めた第2の発振期間tc経過後に、図4(D)に示す接触検出クロック信号SbをLowにして、PWM制御回路17の発振を停止する。上述より消耗性電極14が被加工物15に接触している出力電流期間を短くする。
【0065】
図4(D)に示す時刻t=t1〜t2の期間において、消耗性電極14が被加工物15に接触していると、第2の接触検出用クロック回路28は、図4(D)に示す接触検出クロック信号Sbの発振期間tbを第2の発振期間tcに変更して、接触時の出力電流期間を短くする。その他の回路の説明は、図1の説明と同じである。
【0066】
図5は、消耗性電極が被加工物に接触したことを検出する直流アーク加工電源装置の第3の実施例を示す電源装置接続図である。同図において、図1と同一の符号は図1と同一動作を行うので詳細な説明は省略し違いのみを説明する。図5に示す、短絡検出起動回路23は、出力電圧信号Voが入力され、予め定めた接触電圧検出用基準値Vaと比較し、Va>Voのとき、消耗性電極14が被加工物15に接触したと判断して、電極接触信号Soを第3の接触検出用クロック回路29に入力し、上記電極接触信号Soを溶接電源の外部にも出力する。
【0067】
図6は、図5に示す電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートであり、同図において、図2のタイミングチャートとの違いのみを説明する。図6(D)は、第3の接触検出用クロック回路29の接触検出用クロック信号Sbを示し、図6(E)は、出力電圧検出器7から出力する出力電圧信号Voを示す。図6(H)は、短絡検出回路23から出力する電極接触信号Soを示す。
【0068】
図6(D)に示す時刻t=t1において、消耗性電極14が被加工物15に接触すると、出力電圧検出器7は、図6(E)に示す出力電圧信号Voを短絡検出回路23に入力する。短絡検出回路23は、出力電圧信号Voと予め定めた接触電圧検出用基準値Vaとを比較して、Va>Voのとき消耗性電極14が被加工物15に接触したと判断して、図6(H)に示す、電極接触信号SoをHighにして、第3の接触検出用クロック回路29に入力し、溶接電源の外部にも出力する。
【0069】
第3の接触検出用クロック回路29は、電極接触信号SoがHighに立ち上がってから、予め定めた第2の発振期間tc経過後に、図6(D)に示す接触検出クロック信号SbをLowにして、PWM制御回路17の発振を停止する。上述より消耗性電極14が被加工物15に接触している出力電流期間を短くする。
【0070】
図6(E)に示す時刻t=t1〜t2の期間において、消耗性電極14が被加工物15に接触していると、第3の接触検出用クロック回路29は、図6(D)に示す接触検出クロック信号Sbの発振期間tbの出力を停止してPWM制御回路17の発振を停止する。その他の回路の説明は、図1の説明と同じである。
【0071】
図7は、消耗性電極が被加工物に接触したことを検出する直流アーク加工電源装置の第4の実施例を示す電源装置接続図である。同図において、図1と同一の符号は図1と同一動作を行うので詳細な説明は省略し違いのみを説明する。図7に示す、第2の短絡検出起動回路27は、出力電圧信号Voが入力され、接触検出禁止期間td経過後に、予め定めた接触電圧検出用基準値Vaと比較し、Va>Voのとき、消耗性電極14が被加工物15に接触したと判断して、電極接触信号Soを第3の接触検出用クロック回路29に入力し、また、上記電極接触信号Soを溶接電源の外部にも出力する。
【0072】
図8は、図7に示す電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。同図において、図2のタイミングチャートとの違いのみを説明する。図8(D)は、第3の接触検出用クロック回路29の接触検出用クロック信号Sbを示し、図8(E)は、出力電圧検出器7から出力する出力電圧信号Voを示す。図8(H)は、第2の短絡検出回路27から出力する電極接触信号Soを示す。
【0073】
図9は、図8に示すタイミングチャートの詳細図である。図9(A)は、第3の接触検出用クロック回路29の接触検出用クロック信号Sbの詳細を示し、図9(B)は、出力電圧検出器7から出力する出力電圧信号Voの詳細を示す。図9(C)は、第2の短絡検出信号27から出力する電極接触信号Soを示す。
【0074】
図9(A)に示す時刻t=t1において、消耗性電極14が被加工物15に接触すると、出力電圧検出器7は、図9(B)に示す出力電圧信号Voを第2の短絡検出回路27に入力する。第2の短絡検出回路27は図9(B)に示す、出力電圧信号Voの立上がり時の時刻t=t5において、第2の短絡検出回路27が動作を開始してしまい、その結果、Va>Voとなり、接触していないのに接触と判断して誤動作し、図9(C)の点線で示す誤動作した電極接触信号Soを出力する。
【0075】
第2の短絡検出回路27は、上述の誤動作防止のため、出力電圧信号Voが入力され図9(B)に示す時刻t=t5から予め定めた接触検出禁止期間tdを設け、上記接触検出禁止期間td経過直後、出力電圧信号Voと予め定めた接触電圧検出用基準値Vaとを比較することにより、消耗性電極14が被加工物15に正確に接触したと判断でき、図9(C)の実線に示す、電極接触信号SoをHighにして、接触検出用クロック回路29に入力し、溶接電源の外部にも出力する。
【0076】
接触検出用クロック回路29は、電極接触信号SoのHighに立ち上がってから、予め定めた第2の発振期間tc経過後に、図8(D)に示す接触検出シーケンス信号SbをLowにして、PWM制御回路17の発振を停止する。
【0077】
図8(D)に示す時刻t=t1〜t2の期間において、消耗性電極14が被加工物15に接触していると、第3の接触検出用クロック回路29は、図8(D)に示す接触検出クロック信号Sbの発振期間tbの出力を停止してPWM制御回路17の発振を停止する。
【0078】
図8(D)に示す時刻t=t2において、消耗性電極14が被加工物15から開放されると、図8(D)の時刻t=t4より、接触か開放かの判断を開始する。
【0079】
出力電圧検出器7は、図8(D)の接触検出用クロック信号Sbの時刻t=t4の発振期間tbと同期した、図8(E)に示す出力電圧信号Voを短絡検出回路27に入力する。第2の短絡検出回路27は、予め定めた接触検出禁止期間td経過直後、出力電圧信号Voと予め定めた接触電圧検出レベルVaとを比較して、Va<Voとなり消耗性電極14が被加工物15から開放したと判断して、図8(H)に示す、電極接触信号SoをLowにして接触検出を終了する。その他の回路の説明は、図1の説明と同じである。
【0080】
【発明の効果】
(1)溶接電源の電源回路をそのまま接触検出用電源として兼用できるので、従来のように短絡検出用電源回路及び保護用ダイオード等を別途電源装置に設置する必要がなく、消耗性電極が被溶接物に接触したことを簡単に検出できるため、作業性が著しく改善できる。(2)実施例2の発明では、消耗性電極が被加工物に接触している期間において、接触検出用低電流の出力電流期間を低減できるので、接触検出用低電流による被加工物の損傷を軽減できる。(3)実施例3の発明では、消耗性電極が被加工物に接触したことを検出した直後に、接触検出用低電流の出力電流期間を無しにするので、接触検出用低電流による被加工物の損傷を更に軽減できる。(4)実施例4の発明では、出力電圧の立上がり時に接触検出禁止期間を設けることにより、出力電圧の立上がり時における接触検出の誤動作が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】消耗性電極が被加工物に接触したことを検出する直流アーク加工方法を実施する電源装置の実施例を示す電源装置接続図である。
【図2】図1に示す電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図3】消耗性電極が被加工物に接触したことを検出する直流アーク加工方法を実施する電源装置の第2の実施例を示す電源装置接続図である。
【図4】図3に示す第2の実施例の電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図5】消耗性電極が被加工物に接触したことを検出する直流アーク加工方法を実施する電源装置の第3の実施例を示す電源装置接続図である。
【図6】図5に示す第3の実施例の電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図7】消耗性電極が被加工物に接触したことを検出する直流アーク加工方法を実施する電源装置の第4の実施例を示す電源装置接続図である。
【図8】図7に示す第4の実施例の電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図9】図8に示す詳細なタイミングチャートである。
【図10】図10は、短絡検出回路等を溶接電源の外部に設けた従来技術の直流アーク加工電源装置の接続図である。
【符号の説明】
1 三相交流商用電源
2 一次整流回路
3 インバータ回路
4 主変圧器
5 二次整流回路
6 直流リアクトル
7 出力電圧検出器
8 出力電流検出器
9 過電流保護用電流検出器
10 過電流保護回路
11 主制御回路
12 ドライバ回路
13 溶接トーチ
14 消耗性電極
15 被加工物
16 過電流検出用比較器
17 PWM制御回路
18 溶接用過電流基準信号器
19 接触検出用過電流基準信号器
20 溶接用駆動回路
21 接触検出用クロック回路
22 出力波形制御回路
23 短絡検出回路
24 接触検出設定器
25 起動スイッチ
26 出力設定器
27 第2の短絡検出回路
28 第2の接触検出用クロック回路
29 第3の接触検出用クロック回路
32 主制御回路
33 溶接電源回路
50 接触検出用電源回路
51 定電流電源回路
52 短絡保護回路
53 電流制限回路
54 定電流自動調整回路
55 交流増幅器
56 短絡検出回路
57 溶接電源回路
58 溶接制御回路
DR1 ダイオード
Ds インバータ制御信号
Ps インバータ駆動信号
Ia 溶接用過電流基準信号
Ib 接触検出用過電流基準信号
Ic 接触検出基準信号
Io 出力電流信号
Ir インバータ回路の出力電流値
Is 出力設定信号
Sa 溶接用駆動信号
Sb 接触検出用クロック信号
Sc 過電流検出信号
So 電極接触信号
St 検出・溶接電流切換信号
S1 起動信号
SW1 過電流基準信号切換スイッチ
SW2 検出・溶接切換スイッチ
SW3 出力制御切換スイッチ
T1 接触検出期間
T2 溶接期間
Ta 消耗性電極非接触期間
Tb 消耗性電極接触期間
ta 停止期間
tb 発振期間
tc 第2の発振期間
td 接触検出禁止期間
t1 接触開始時刻
t2 接触終了時刻
t3 検出・溶接切換時刻
Va 接触電圧検出用基準値
Vo 出力電圧信号(無負荷電圧)
Vr 短絡基準信号
ΔV 出力波形制御信号

Claims (2)

  1. 三相交流商用電源を整流して直流電力とし、前記直流電力をインバータにより高周波交流パルス電圧に変換して各正負の電圧を出力し、前記高周波交流パルス電圧を負荷に適した交流パルス電圧に変換し、前記交流パルス電圧を整流し直流電力として消耗電極に供給する直流アーク加工電源制御方法において、接触検出時に所定の発振期間と停止期間とを有する接触検出用クロック周期でインバータを駆動して前記消耗電極に接触検出電流を通電し、前記消耗電極が被加工物に接触すると、前記インバータが前記接触検出用クロック周期から溶接用駆動周期に切り換えて駆動すると共に前記接触検出電流から溶接電流に移行し前記溶接電流を前記消耗電極に通電する、ことを特徴とする直流アーク加工電源制御方法。
  2. 三相交流商用電源を整流して直流電力を得る一次整流回路と、前記直流電力を高周波交流パルス電圧に変換して各正負の電圧を出力するインバータ回路と、前記高周波交流パルス電圧を負荷に適した交流パルス電圧に変換する主変圧器と、前記主変圧器の出力を二次整流回路で整流して直流電力を消耗電極に供給する直流アーク加工電源装置において、検出・溶接電流切換信号によって接触検出用クロック回路の所定の発振期間と停止期間とを有する接触検出用クロック信号と溶接用駆動回路の溶接用駆動信号と切り換えてPWM制御回路に入力する検出・溶接切換スイッチと、前記検出・溶接電流切換信号によって出力設定器の出力設定信号と接触検出設定器の接触検出基準信号と切り換える出力制御切換スイッチと、前記出力制御切換スイッチにより選択した接触検出基準信号又は出力設定信号に応じてパルス幅に変調し出力制御する前記PWM制御回路とを具備し、前記検出・溶接電流切換信号に応じてインバータ回路の出力を接触検出電流と溶接電流とに切り換える、ことを特徴とする直流アーク加工電源装置。
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