JP5634838B2

JP5634838B2 - 溶接トーチ及び溶接装置

Info

Publication number: JP5634838B2
Application number: JP2010264493A
Authority: JP
Inventors: 大西村; 弘恒田島
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2030-11-29
Also published as: JP2012110960A

Description

本発明は、溶接電圧の検出回路を改善した溶接トーチ及び溶接装置に関するものである。

図２は、従来技術の溶接装置のブロック図である。同図において、３相交流電源である商用電源１から供給された電力が、溶接装置２６の溶接電源２内の一次側整流器３によって整流され、この整流された直流電力が平滑コンデンサ４によって平滑される。半導体素子からなるインバータ回路５によって平滑された電力が高周波の電力に変換される。高周波電力がトランス６によって昇圧又は降圧されて、二次側整流器７によって整流される。この整流された直流電力の高周波成分が二次側リアクトル８によってカットされて平滑され、平滑された直流電力が溶接電源のプラス出力端子１０及びマイナス出力端子１１から出力される。

制御回路１２は電流検出器９によって検出された溶接電流が入力されて、出力電流値が予め定めた電流設定値になるようにインバータ回路５を制御する。溶接電源のプラス出力端子１０は、ワイヤ送給機２１のコネクション２２までプラス側のパワーケーブル４３によって接続されて、ワイヤ送給機２１から作業者が把持する溶接トーチ３１の給電部３２まで一線式パワーケール３４によって接続されている。また、溶接電源２のマイナス出力端子１１は、マイナス側のパワーケーブル４２によって被加工物４１まで接続されている。（例えば、特許文献１参照。）。

溶接中に溶接電源２の出力波形の制御を行うために溶接電圧を検出するとき、溶接電源２のプラス出力端子１０とマイナス出力端子１１の間や、ワイヤ送給機におけるプラス側のパワーケーブル４３とマイナス側のパワーケーブル４２との間の電圧を検出する方法がある。しかし、この方法よりも、よりアークに近い溶接トーチ３１の給電部３２と被加工物４１との間の電圧を検出する方が、より微妙で精密な溶接電源２の出力制御を行うことができる。そのために、溶接トーチ３１の給電部３２から一線式パワーケーブル３４内のプラス側の電圧検出線１５ａによってワイヤ送給機２１のコネクション２２まで接続されて、ワイヤ送給機２１から溶接電源２のコネクション１７まで多芯ケーブル３５内のプラス側の電圧検出線１５ｂによって接続されている。外部から制御回路１２に入力される信号は、パワーケーブル４２、４３によって伝搬されるノイズを遮断する必要があるために、溶接電圧を検出する回路として、通常、アイソレーションアンプ１３が使用される。アイソレーションアンプ１３は入出力間が絶縁されているので、ノイズの伝搬が遮断される。溶接電源２のコネクション１７からアイソレーションアンプ１３のプラス端子までプラス側の電圧検出線１５ｃによって接続されている。

マイナス側の電圧検出線１６ａは、被加工物４１に直接、接続されるか、又は被加工物４１に接続されたマイナス側のパワーケーブル４２に接続されている。このマイナス側の電圧検出線１６ａは、被加工物４１からワイヤ送給機２１まで外配されて、ワイヤ送給機２１からは多芯ケーブル３５内を挿通して溶接電源２のコネクション１７まで接続されている。そして、コネクション１７からアイソレーションアンプ１３のマイナス入力端子までマイナス側の電圧検出線１６ｃによって接続されている。このアイソレーションアンプ１３は溶接トーチの給電部３２と被加工物４１とが導通したときに入力される電圧信号を検出して変換し出力する。この出力された電圧信号がオペレーションアンプ１４によって増幅されて制御回路１２へ入力される。

トーチスイッチ３３の２本の制御線によって伝搬されるノイズが制御回路１２に入力されることを遮断するために、起動信号出力回路１８として、リレーコイル１９とリレー接点２０とから成るものが使用される。これらは入出力間が絶縁されているので、ノイズの伝搬が遮断される。リレーコイル１９の一端がコイル電源３０に接続され、リレーコイル１９の他端がトーチスイッチ３３を介してグランドに接続されている。トーチスイッチ３３の２本の制御線が、溶接トーチ３１からワイヤ送給機２１のコネクション２２まで一線式パワーケーブル３４を挿通して接続され、ワイヤ送給機２１から溶接電源２のコネクション１７まで多芯ケーブル３５内を挿通して接続され、溶接電源２内のリレーコイル１９のグランド側に直列接続されている。トーチスイッチ３３がＯＮされると、リレーコイル１９に電流が流れてリレー接点２０が閉じて、制御回路１２へ起動信号が出力される。ワイヤリール２４から送出された溶接ワイヤ２５は、ワイヤ送給機２１の送給ロール２３によって送出されて、一線式パワーケーブル３４内を送給されて溶接トーチ３１の先端部に設けられた給電部３２の給電チップまで送給される。

以下、動作を説明する。溶接開始前に、ワイヤリール２４から送出された溶接ワイヤ２５はワイヤ送給機２１の送給ロール２３によって溶接トーチ３１の給電部３２の給電チップまで送給される。溶接作業者が溶接トーチ３１のトーチスイッチ３３をＯＮにすると、溶接電源２内のリレーコイル１９に電流が流れてリレー接点２０が閉じて、制御回路１２へ起動信号が出力される。商用電源１から溶接電源２に電力が供給されて、変換された電力が溶接トーチ３１及び被加工物４１との間に供給される。

アイソレーションアンプ１３が、溶接トーチ３１の給電部３２と被加工物４１との間の差の電圧信号を検出して変換する。この変換された電圧信号がオペレーションアンプ１４によって増幅されて制御回路１２へ入力される。制御回路１２は電流検出器９によって検出された溶接電流と上述した電圧信号とを入力して、溶接電源２の出力電流値が予め定めた電流設定値になるようにインバータ回路５を制御する。これによって、商用電源１から溶接電源２に供給された電力が、制御回路１２によって制御されて溶接トーチ３１及び被加工物４１との間に供給される。

特開２００５−２７９７４０号公報

上述したように、溶接トーチ３１の給電部３２に接続されたプラス側の電圧検出線１５ａは、一線式パワーケーブル３４によってワイヤ送給機２１のコネクション２２まで接続されて、ワイヤ送給機２１からは多芯ケーブル３５内のプラス側の電圧検出線１５ｂによって溶接電源２のコネクション１７まで接続され、プラス側の電圧検出線１５ｃによってアイソレーションアンプ１３のプラス入力端子に接続されていた。そのために、一線式パワーケーブル３４内にプラス側の電圧検出線１５ａを挿通させるための加工工数が増加し、また、多芯ケーブル３５のプラス側の電圧検出線１５ｂの芯線を設ける必要があった。

本発明は、溶接電源から溶接トーチまで接続されたプラス側の電圧検出線を省略することができる溶接トーチ及び溶接装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
トーチスイッチと、電力が供給される給電部とを備えた溶接トーチにおいて、前記給電部と前記トーチスイッチとが接続された溶接トーチと、
この溶接トーチの前記給電部と被加工物との間へ電力を供給する溶接電源と、
この溶接電源内に設けられて、この溶接電源の出力を制御する制御回路と、
前記溶接電源内に設けられて、前記トーチスイッチの制御線が接続されて、前記トーチスイッチがＯＮのときに前記制御回路へ起動信号を出力する起動信号出力回路と、
前記溶接電源内に設けられて、プラス入力端子が前記起動信号出力回路に前記溶接電源内で接続され、前記溶接トーチの給電部と前記被加工物との間の電圧を検出して前記制御回路へ電圧信号を出力するアイソレーションアンプとを備え、
前記溶接トーチの前記給電部で検出された電圧信号が前記トーチスイッチの前記制御線を介して前記アイソレーションアンプの前記プラス入力端子へ伝達されることを特徴とする溶接装置である。

本発明の溶接装置は、溶接トーチからワイヤ送給機まで接続された一線式パワーケーブル内のプラス側の電圧検出線を省略することができる。さらに、ワイヤ送給機から溶接電源まで接続された多芯ケーブル内のプラス側の電圧検出線を省略することができる。そのために、一線式パワーケーブル３４の加工工数を低減することができ、多芯ケーブルの芯線を減少させることができ、コストダウンを図ることができる。

本発明の溶接装置のブロック図である。従来技術の溶接装置のブロック図である。

発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。図１は、本発明の溶接装置のブロック図である。同図において、溶接装置５３の溶接トーチ５１のトーチスイッチ３３の２本の制御線が、溶接トーチ５１からワイヤ送給機２１のコネクション４４まで一線式パワーケーブル４７を挿通して接続され、ワイヤ送給機２１から溶接電源５２のコネクション４６まで多芯ケーブル４５内を挿通して接続され、溶接電源５２内のリレーコイル１９のグランド側に直列接続されている。また、溶接トーチ５１の給電部３２とトーチスイッチ３３とが、溶接トーチ５１内で接続されている。これによって、溶接トーチ５１の給電部３２が、トーチスイッチ３３の制御線によってワイヤ送給機２１のコネクション４４及び溶接電源５２のコネクション４６を経由して、リレーコイル１９のグランドに接続される。また、アイソレーションアンプ１３のプラス入力端子とリレーコイル１９のグランドとがプラス側の電圧検出線１５ｃによって溶接電源２内で接続される。

溶接電源５２のコネクション４６は、図２に示した従来技術の溶接電源２のコネクション１７からプラス側の電圧検出線１５ｂ、１５ｃが接続される端子が省略され、ワイヤ送給機２１のコネクション４４は、図２に示した従来技術のワイヤ送給機２１のコネクション２２からプラス側の電圧検出線１５ａ、１５ｂが接続される端子が省略されている。一線式パワーケーブル４７は、図２に示した従来技術の一線式パワーケーブル３４からプラス側の電圧検出線１５ａが省略されている。その他の機能は、図２に示した従来技術の溶接装置２６の機能と同機能に同符号を付して説明を省略する。

これによって、アイソレーションアンプ１３のプラス入力端子がリレーコイル１９のグランドに接続されるために、アイソレーションアンプ１３のプラス入力端子に入力される電圧信号が基準信号となって、アイソレーションアンプ１３のマイナス入力端子に入力される電圧信号がアイソレーションアンプ１３によって変換される。この変換された電圧信号がオペレーションアンプ１４によって増幅されて、制御回路１２へ入力される。

以下、動作を説明する。溶接開始前に、ワイヤリール２４から送出された溶接ワイヤ２５はワイヤ送給機２１の送給ロール２３によって溶接トーチ５１の給電部３２の給電チップまで送給される。溶接作業者が溶接トーチ５１のトーチスイッチ３３をＯＮにすると、溶接電源５２内のリレーコイル１９に電流が流れてリレー接点２０が閉じて、制御回路１２へ起動信号が出力される。商用電源１から溶接電源５２に電力が供給されて、変換された電力が溶接トーチ５１及び被加工物４１との間に供給される。

溶接トーチ５１の給電部３２の電圧信号が、トーチスイッチ３３の制御線を経由してアイソレーションアンプ１３のプラス入力端子へ伝送される。アイソレーションアンプ１３のプラス入力端子がリレーコイル１９のグランドに接続されるために、アイソレーションアンプ１３のプラス入力端子に入力される電圧信号が基準信号となって、マイナス入力端子に入力される電圧信号がアイソレーションアンプ１３によって変換される。この変換された電圧信号がオペレーションアンプ１４によって増幅されて制御回路１２へ入力される。

制御回路１２は電流検出器９によって検出された溶接電流と上述した電圧信号とを入力して、溶接電源５２の出力電流値が予め定めた電流設定値になるようにインバータ回路５を制御する。これによって、商用電源１から溶接電源５２に供給された電力が、制御回路１２によって制御されて溶接トーチ５１及び被加工物４１との間に供給される。

この結果、本発明の溶接装置５３は、溶接トーチ５１からワイヤ送給機２１まで接続された一線式パワーケーブル４７内のプラス側の電圧検出線を省略することができる。さらに、ワイヤ送給機２１から溶接電源５２まで接続された多芯ケーブル４５内のプラス側の電圧検出線を省略することができる。そのために、一線式パワーケーブル４７の加工工数を低減することができ、多芯ケーブル４５の芯線を減少させることができ、コストダウンを図ることができる。

なお上述したように、本発明の溶接装置５３は、溶接トーチ５１のトーチスイッチ３３の２本の制御線を溶接電源５２のリレーコイル１９のグランド側に接続している。この代わりに、トーチスイッチ３３の２本の制御線をリレーコイル１９のコイル電源３０側に接続しても良い。この場合、アイソレーションアンプ１３のプラス入力端子がリレーコイル１９のコイル電源３０側に接続されて、アイソレーションアンプ１３はコイル電源３０の電圧を基準電圧として、アイソレーションアンプ１３のマイナス入力端子に入力される電圧信号がアイソレーションアンプ１３によって変換される。この変換された電圧信号がオペレーションアンプ１４によって増幅されて、制御回路１２へ入力される。

また上述したように、本発明の溶接装置５３の溶接電源５２内の起動信号出力回路１８として、リレーコイル１９とリレー接点２０とから成るものを説明した。この代わりに、公知のフォトカプラを使用して、リレーコイル１９の代わりに発光ダイオードを使用し、リレー接点２０の代わりにフォトトランジスタを使用しても良い。

１商用電源
２溶接電源
３一次側整流器
４平滑コンデンサ
５インバータ回路
６トランス
７二次側整流器
８二次側リアクトル
９電流検出器
１０プラス出力端子
１１マイナス出力端子
１２制御回路
１３アイソレーションアンプ
１４オペレーションアンプ
１５ａ、１５ｂ、１５ｃプラス側の電圧検出線
１６ａ、１６ｃマイナス側の電圧検出線
１７コネクション
１８起動信号出力回路
１９リレーコイル
２０リレー接点
２１ワイヤ送給機
２２コネクション
２３送給ロール
２４ワイヤリール
２５溶接ワイヤ
２６溶接装置
３０コイル電源
３１溶接トーチ
３２給電部
３３トーチスイッチ
３４一線式パワーケーブル
３５多芯ケーブル
４１被加工物
４２マイナス側のパワーケーブル
４３プラス側のパワーケーブル
４４コネクション
４５多芯ケーブル
４６コネクション
４７一線式パワーケーブル
５１溶接トーチ
５２溶接電源
５３溶接装置

Claims

トーチスイッチと、電力が供給される給電部とを備えた溶接トーチにおいて、前記給電部と前記トーチスイッチとが接続された溶接トーチと、
この溶接トーチの前記給電部と被加工物との間へ電力を供給する溶接電源と、
この溶接電源内に設けられて、この溶接電源の出力を制御する制御回路と、
前記溶接電源内に設けられて、前記トーチスイッチの制御線が接続されて、前記トーチスイッチがＯＮのときに前記制御回路へ起動信号を出力する起動信号出力回路と、
前記溶接電源内に設けられて、プラス入力端子が前記起動信号出力回路に前記溶接電源内で接続され、前記溶接トーチの給電部と前記被加工物との間の電圧を検出して前記制御回路へ電圧信号を出力するアイソレーションアンプとを備え、
前記溶接トーチの前記給電部で検出された電圧信号が前記トーチスイッチの前記制御線を介して前記アイソレーションアンプの前記プラス入力端子へ伝達されることを特徴とする溶接装置。