JP6311107B2

JP6311107B2 - アーク溶接装置、および電気機器のモータ交換方法

Info

Publication number: JP6311107B2
Application number: JP2013152495A
Authority: JP
Inventors: 朗子植田; 三徳赤石; 亘梅田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2018-04-18
Anticipated expiration: 2033-07-23
Also published as: JP2015020207A; CN203765147U

Description

本発明は、例えば、消耗電極式のアーク溶接を実現するアーク溶接機とワイヤ送給装置とを有するアーク溶接装置や、モータを有する電気機器や、モータユニットや、電気機器のモータ交換方法に関する。

モータを有する電気機器の一例として、従来から、モータを用いたワイヤ送給装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。近年、消耗電極式のアーク溶接の分野では、安価なブラシモータを搭載したワイヤ送給装置が主流である。しかし、高使用率、高溶着や高速溶接を可能とするため、高速回転可能でありかつ長寿命であるブラスレスモータを搭載した、自動機用やロボット用のワイヤ送給装置が注目されている。

ブラシモータを搭載したワイヤ送給装置を接続していたアーク溶接機に、ブラシレスモータを搭載したワイヤ送給装置を接続するためには、別途アーク溶接機のモータ駆動回路を変更するか、ブラシレス用回路を設けた新しい機器を接続する必要があり、ブラシレスモータへの変更は高価となり、汎用品としての採用が困難であった。

図４と図５は、従来のアーク溶接装置を示す図である。図４は、ブラシモータを搭載したワイヤ送給装置を有するアーク溶接装置の例を示す図である。図５は、ブラシレスモータを搭載したワイヤ送給装置を有するアーク溶接装置の例を示す図である。

図４と図５において、アーク溶接装置１０８は、アーク溶接機１０１とワイヤ送給装置１０５とを有している。アーク溶接機１０１とワイヤ送給装置１０５とは、制御ケーブル１０２で接続されている。

図４において、ワイヤ送給装置１０５は、ブラシモータ１０４と、ブラシモータ１０４を駆動する第１のモータ駆動回路１０３を有している。一方、図５において、ワイヤ送給装置１０５は、ブラシレスモータ１０７と、ブラシレスモータ１０７を駆動する第２のモータ駆動回路１０６を有している。このように、使用するモータが異なると、モータ駆動回路も異なるものが必要となる。

特開昭６１−１８３８３号公報

安価で汎用性が高いアーク溶接装置１０８を実現するためには、アーク溶接装置１０８に、ブラシモータ１０４を有するワイヤ送給装置１０５を用いることが有効である。

一方、高溶着や高速溶接が可能なアーク溶接装置１０８を実現するためには、アーク溶接装置１０８に、ブラシレスモータ１０７を有するワイヤ送給装置１０５を用いることが必要である。

このように、溶接対象物や用途等に応じて、アーク溶接装置１０８に用いるワイヤ送給装置１０５を選定しなければならない。なお、高価なブラシレスモータ１０７は、特殊品扱いとなり、使用数量が増加することはなく、コストを低減することができない。従って、高速溶接を実現することができ、長寿命であり、安価なワイヤ送給装置１０５およびアーク溶接装置１０８を提供することは困難であった。

一方、ブラシモータ１０４は安価である。しかし、ブラシを使用しているため、ブラシレスモータ１０７に比べて寿命が非常に短く、ブラシレスモータ１０７を使用する場合と比べて交換頻度が高く、手間が掛かるといった課題がある。

そこで、ブラシモータ１０４をブラシレスモータ１０７に交換することも考えられる。しかし、この場合、第１のモータ駆動回路１０３を第２のモータ駆動回路１０６に変更しなければ使用できない。すなわち、単にモータを交換するだけでは使用することができず、また、使用するモータに応じて、都度、モータ駆動回路も変更しなければならず、手間が掛かるといった課題もある。

本発明は、高速溶接や長寿命化を実現する安価なアーク溶接装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のアーク溶接装置は、アーク溶接機とワイヤ送給装置とを有し、取り付けられているブラシモータをブラシレスモータユニットに交換されるアーク溶接装置であって、前記ブラシモータを駆動するためのブラシモータ駆動用信号を出力するモータ駆動回路を有し、前記ブラシレスモータユニットは、ワイヤを送給するためのブラシレスモータと、前記モータ駆動回路が出力した前記ブラシモータ駆動用信号を前記ブラシレスモータが駆動するためのブラシレスモータ駆動用信号に変換して前記ブラシレスモータに出力する変換回路と、を有し、前記変換回路は、前記モータ駆動回路の出力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力を前記ブラシレスモータの制御に適した電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力に基づいて前記ブラシレスモータ駆動用信号を出力し前記ブラシレスモータを制御するドライバ回路と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータと前記ドライバ回路との間に設けられ、前記ブラシレスモータを停止するブレーキ回路と、を有し、前記ブラシモータに代えて、前記ブラシレスモータユニットを前記ワイヤ送給装置に備え、前記変換回路により前記ブラシモータ駆動用信号を前記ブラシレスモータ駆動用信号に変換して、前記ワイヤ送給装置の前記ワイヤを送給する前記ブラシレスモータを制御するものである。

また、本発明のアーク溶接装置は、上記に加えて、前記ワイヤ送給装置は、前記変換回路と、前記ブラシレスモータと、前記モータ駆動回路とを有するものである。

また、本発明のアーク溶接装置は、上記に加えて、前記ワイヤ送給装置は、前記変換回路と前記ブラシレスモータを有し、前記アーク溶接機は、前記モータ駆動回路を有するものである。

また、本発明のモータ交換方法は、取り付けられているモータをブラシモータ駆動回路である第１のモータ駆動回路からのブラシモータ駆動用信号に基づいて制御する電気機器において、取り付けられているブラシモータをブラシレスモータユニットに交換する電気機器のモータ交換方法であって、前記電気機器はワイヤ送給装置であり、前記ブラシレスモータユニットは、前記ブラシレスモータと、前記ブラシモータ駆動用信号を入力してブラシレスモータを駆動するためのブラシレスモータ駆動用信号に変換して前記ブラシレスモータに出力する変換回路と、を有し、前記変換回路は、前記第１のモータ駆動回路の出力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力をブラシレスモータの制御に適した電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力に基づいて、前記ブラシレスモータ駆動用信号を出力し前記ブラシレスモータを制御するドライバ回路と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータと前記ドライバ回路との間に設けられ、前記ブラシレスモータを停止するブレーキ回路と、を有し、前記ブラシモータ駆動用信号を前記ブラシモータに与えるための前記ブラシモータに接続されたモータ制御線を、前記ブラシモータから取り外すステップと、前記ブラシモータを前記ワイヤ送給装置から取り外すステップと、前記ブラシレスモータユニットを前記ワイヤ送給装置に取り付けるステップと、前記ブラシモータから取り外した前記モータ制御線を前記ブラシレスモータユニットに接続するステップと、を有するものである。

以上のように、本発明によれば、変換回路と一体にしたブラシレスモータをワイヤ送給装置に搭載することにより、容易に高速溶接や長寿命化を実現するアーク溶接装置を実現することができる。

本発明の実施の形態１におけるアーク溶接装置の概略構成を示す図本発明の実施の形態１における変換アダプタ回路搭載のブラシレスモータであるブラシレスモータユニットの概略構成を示す図本発明の実施の形態２におけるアーク溶接装置の概略構成を示す図ブラシモータを有する従来のアーク溶接装置の概略構成を示す図ブラシレスモータを有する従来のアーク溶接装置の概略構成を示す図

以下、本発明を実施するための形態について、図１から図３を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１と図２を用いて、本実施の形態のアーク溶接装置について説明する。図１は、アーク溶接装置の概略構成を示す図である。図２は、変換アダプタ回路搭載のブラシレスモータであるブラシレスモータユニットの概略構成を示す図である。

なお、本実施の形態では、電気機器の一例であるワイヤ送給装置に、ブラシモータが取り付けられて使用されていた状態から、このブラシモータを後述するブラシレスモータユニットに取り替えて使用する場合を例として説明する。

図１において、アーク溶接装置１０８は、アーク溶接機１０１とワイヤ送給装置１０５とを有している。アーク溶接機１０１とワイヤ送給装置１０５とは、制御ケーブル１０２で接続されている。ワイヤ送給装置１０５は、図示しないブラシモータを駆動することが可能な第１のモータ駆動回路１０３と、ブラシレスモータユニット１１０を有している。ブラシレスモータユニット１１０は、ブラシレスモータ１０７と変換アダプタ回路１０９とを有しており、ブラシレスモータ１０７と変換アダプタ回路１０９とを一体構成としたものである。

図２において、ブラシレスモータユニット１１０は、ブラシレスモータ１０７と変換アダプタ回路１０９とを有している。変換アダプタ回路１０９は、整流回路１１１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２と、ブレーキ回路１１３と、ドライバ回路１１４を有している。整流回路１１１は、第１のモータ駆動回路１０３の出力を整流する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２は、整流回路１１１の出力を変換する。ブレーキ回路１１３は、モータを安全かつ効率的に停止する。ドライバ回路１１４は、ブラシレスモータ１０７を駆動する。

以上のように構成されたアーク溶接装置１０８について、その動作を説明する。

アーク溶接機１０１は、制御ケーブル１０２を介して、ワイヤ送給装置１０５に対して駆動電圧を含むモータ駆動信号を出力する。このモータ駆動信号は、図示しないブラシモータを駆動していた第１のモータ駆動回路１０３に入力される。第１のモータ駆動回路１０３からは、ブラシモータ駆動用信号が出力される。このブラシモータ駆動用信号は、ブラシレスモータユニット１１０の変換アダプタ回路１０９に入力される。変換アダプタ回路１０９は、後述するようにしてブラシレスモータ１０７を駆動する。

変換アダプタ回路１０９は、以下の動作により、ブラシモータ駆動用信号をそのまま利用してブラシレスモータ１０７の駆動を行う。

ブラシモータ駆動用回路である第１のモータ駆動回路１０３は、ブラシモータ駆動用信号を出力する。このブラシモータ駆動信号を入力した変換アダプタ回路１０９において、整流回路１１１は、第１のモータ駆動回路１０３の出力を整流する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２は、整流回路１１１の出力を、ブラシレスモータ１０７を制御するために必要な電圧に変換する。ドライバ回路１１４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２の出力に基づいて、ブラシレスモータ１０７の駆動信号を出力する。ブレーキ回路１１３は、モータを安全かつ効率的に停止するためのものである。

このように、変換アダプタ回路１０９において、ブラシモータを駆動するためのブラシモータ駆動用信号を、ブラシレスモータ１０７の駆動が可能なブラシレスモータ駆動用信号に変換する。これにより、ブラシモータ駆動用信号をそのまま利用して、ブラシレスモータ１０７を駆動することができる。すなわち、ブラシモータ駆動用回路である第１のモータ駆動回路１０３をそのまま利用して、ブラシレスモータ１０７を駆動することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、アーク溶接機１０１と第１のモータ駆動回路１０３とが、汎用性の高いブラシモータ用のままであっても、ブラシモータのみを、変換アダプタ回路１０９を搭載したブラシレスモータ１０７であるブラシレスモータユニット１１０に取り替えることで、その他の構成を変更することなく、容易に、高速溶接や高溶着溶接の実現と、ワイヤ送給装置１０５に使用するモータの長寿命化を実現することができる。また、ブラシレスモータ１０７の汎用性が高まり、使用される数も増加することから、コストも安価となる。

ここで、ワイヤ送給装置１０５に図示しないブラシモータが取り付けられて使用されていた状態から、このブラシモータをブラシレスモータユニット１１０に取り替えて使用する状態とするモータの交換方法の手順について説明する。

モータの交換方法は、第１のモータ駆動回路１０３から出力されたブラシモータ制御信号を図示しないブラシモータに与えるためにブラシモータに接続されたモータ制御線をブラシモータから取り外すステップと、ブラシモータをワイヤ送給装置１０５から取り外すステップと、ブラシレスモータユニット１１０をワイヤ送給装置１０５に取り付けるステップと、ブラシモータから取り外したモータ制御線をブラシレスモータユニット１１０に接続するステップと、を有する。

このように、本実施の形態によれば、容易にブラシモータをブラシレスモータユニット１１０に交換することができ、第１のモータ駆動回路１０３等その他の構成をなんら変更することなく、ブラシレスモータユニット１１０、すなわち、ブラシレスモータ１０７を使用することが可能となる。すなわち、ブラシモータ１０４の代替としてそのままブラシレスモータ１０７を使用することが可能となり、高速溶接や長寿命化を実現することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態において、実施の形態１と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１と異なるのは、第１のモータ駆動回路１０３を、ワイヤ送給装置１０５にではなく、アーク溶接機１０１に設けた点である。

本実施の形態によれば、モータ駆動回路を搭載しないワイヤ送給装置にも適用が可能となり、治具用やロボット用などへの展開も可能とすることができる。

本発明の消耗電極式のアーク溶接装置は、容易かつ安価で高速溶接、高溶着溶接およびモータの長寿命化を実現するとともに、従来との接続互換による従来装置のアップグレードが可能であり、消耗電極式のアーク溶接装置として産業上有用である。

１０１アーク溶接機
１０２制御ケーブル
１０３第１のモータ駆動回路
１０４ブラシモータ
１０５ワイヤ送給装置
１０６第２のモータ駆動回路
１０７ブラシレスモータ
１０８アーク溶接装置
１０９変換アダプタ回路
１１０ブラシレスモータユニット
１１１整流回路
１１２ＤＣ−ＤＣコンバータ
１１３ブレーキ回路
１１４ドライバ回路

Claims

アーク溶接機とワイヤ送給装置とを有し、取り付けられているブラシモータをブラシレスモータユニットに交換されるアーク溶接装置であって、
前記ブラシモータを駆動するためのブラシモータ駆動用信号を出力するモータ駆動回路を有し、
前記ブラシレスモータユニットは、
ワイヤを送給するためのブラシレスモータと、
前記モータ駆動回路が出力した前記ブラシモータ駆動用信号を前記ブラシレスモータが駆動するためのブラシレスモータ駆動用信号に変換して前記ブラシレスモータに出力する変換回路と、を有し、
前記変換回路は、前記モータ駆動回路の出力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力を前記ブラシレスモータの制御に適した電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力に基づいて前記ブラシレスモータ駆動用信号を出力し前記ブラシレスモータを制御するドライバ回路と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータと前記ドライバ回路との間に設けられ、前記ブラシレスモータを停止するブレーキ回路と、を有し、
前記ブラシモータに代えて、前記ブラシレスモータユニットを前記ワイヤ送給装置に備え、前記変換回路により前記ブラシモータ駆動用信号を前記ブラシレスモータ駆動用信号に変換して、前記ワイヤ送給装置の前記ワイヤを送給する前記ブラシレスモータを制御するアーク溶接装置。
前記ワイヤ送給装置は、前記変換回路と、前記ブラシレスモータと、前記モータ駆動回路とを有する請求項１記載のアーク溶接装置。
前記ワイヤ送給装置は、前記変換回路と前記ブラシレスモータを有し、前記アーク溶接機は、前記モータ駆動回路を有する請求項１記載のアーク溶接装置。
取り付けられているモータをブラシモータ駆動回路である第１のモータ駆動回路からのブラシモータ駆動用信号に基づいて制御する電気機器において、取り付けられているブラシモータをブラシレスモータユニットに交換する電気機器のモータ交換方法であって、
前記電気機器はワイヤ送給装置であり、
前記ブラシレスモータユニットは、前記ブラシレスモータと、前記ブラシモータ駆動用信号を入力してブラシレスモータを駆動するためのブラシレスモータ駆動用信号に変換して前記ブラシレスモータに出力する変換回路と、を有し、
前記変換回路は、前記第１のモータ駆動回路の出力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力をブラシレスモータの制御に適した電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力に基づいて、前記ブラシレスモータ駆動用信号を出力し前記ブラシレスモータを制御するドライバ回路と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータと前記ドライバ回路との間に設けられ、前記ブラシレスモータを停止するブレーキ回路と、を有し、
前記ブラシモータ駆動用信号を前記ブラシモータに与えるための前記ブラシモータに接続されたモータ制御線を、前記ブラシモータから取り外すステップと、
前記ブラシモータを前記ワイヤ送給装置から取り外すステップと、
前記ブラシレスモータユニットを前記ワイヤ送給装置に取り付けるステップと、
前記ブラシモータから取り外した前記モータ制御線を前記ブラシレスモータユニットに接続するステップと、
を有する電気機器のモータ交換方法。