JP6405268B2 - 溶接用電源装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は溶接用電源装置およびその制御方法に関するものである。

被処理物である鋼材に対してＭＡＧ（Ｍｅｔａｌ Ａｃｔｉｖｅ Ｇａｓ）溶接などの半自動溶接が実施された後、溶接部の欠陥の除去、溶接部の裏面の処理などの目的でアークエアガウジング（以下、「ガウジング」という）が実施される場合がある。このように、半自動溶接とガウジングとは同一の場所において連続的に実施される場合がある。そのため、溶接用電源装置をガウジング用電源装置としても使用することができれば、電源の設置スペースの低減が達成可能となる。このような観点から、ガウジング用電源装置としても使用可能な溶接用電源装置として、種々の提案がなされている（たとえば、特許文献１および２参照）。

特開昭５５−４００２０号公報 特開平１０−１０９１６６号公報

上記特許文献１に開示された電源装置の構造では、電源装置に設置されたスイッチを操作して電源装置の動作モードを切り替えることで、半自動溶接モードおよびガウジングモードの一方を選択する必要がある。しかし、溶接やガウジングの施工場所と電源装置とは離れている場合も多い。そのため、特許文献１に開示された電源装置の構造では、モードの切り替えに際して、作業者が施工場所から電源装置の設置場所まで移動してモードを切り替えた後、施工場所まで戻って作業を再開する必要が生じる。そのため、作業の効率が低下するという問題がある。

また、上記特許文献２に開示された電源装置の構造では、半自動溶接を実施するための半自動溶接モジュールやガウジングを実施するためのガウジングモジュールとは別に、モードを切り替えるための切り替え装置を持ち運ぶ必要がある。溶接やガウジングの施工場所と電源装置とが離れている場合、半自動溶接モジュールやガウジングモジュール用のケーブルとともに切り替え装置用のケーブルを合わせて引き回す必要が生じ、作業の効率が低下するという問題が生じる。

そこで、本発明の目的は、半自動溶接モジュールとガウジングモジュールとを付け替えて接続可能であって、かつ作業の効率化を達成可能な溶接用電源装置およびその制御方法を提供することである。

本発明に従った溶接用電源装置は、被処理物に対して半自動溶接を実施するための半自動溶接モジュールと、ガウジングを実施するためのガウジングモジュールとを付け替えて接続可能な溶接用電源装置である。この溶接用電源装置は、出力される電流の値を調整する調整部と、調整部に接続され、調整部により調整された電流を出力するための一対の出力端子と、出力が停止された状態で上記一対の出力端子間に確認用の電圧を印加するための確認用電源と、確認用の電圧が印加された状態における半自動溶接モジュールと被処理物との間の電圧の情報を含む接続信号を入力するための接続信号入力端子と、接続信号入力端子に接続され、接続信号に基づいて半自動溶接モジュールの接続の有無の情報を含む接続検出信号を出力する接続検出部と、接続検出部および調整部に接続され、接続検出信号に基づいて選択される制御モードにより調整部を制御する制御部と、を備える。

本発明の溶接用電源装置においては、確認用電源によって出力端子間に確認用の電圧が印加された状態における接続信号に基づいて半自動溶接モジュールの接続の有無が検出される。そして、この情報を含む接続検出信号に基づいて選択される制御モードにより制御部が調整部を制御する。そのため、モード切替用のスイッチ等を別途設けることなく、取り付けられたモジュールが半自動溶接モジュールか否かが把握される。したがって、作業者が施工場所から電源装置の設置場所まで移動してモードを切り替える動作や切り替え装置用のケーブルを引き回す動作を行う必要がない。その結果、作業の効率化が図られる。このように、本発明の溶接用電源装置によれば、半自動溶接モジュールとガウジングモジュールとを付け替えて接続可能であって、かつ作業の効率化を達成可能な溶接用電源装置を提供することができる。

上記溶接用電源装置において、上記接続検出部はリレーであってもよい。

また、上記溶接用電源装置は、制御部に接続され、ガウジングモジュールにエアが供給可能となったことを示すエア検出信号を出力するエア検出部をさらに備えていてもよい。そして上記制御部は、接続検出信号およびエア検出信号に基づいて選択される制御モードにより調整部を制御してもよい。

本発明に従った溶接用電源装置の制御方法は、被処理物に対して半自動溶接を実施するための半自動溶接モジュールと、ガウジングを実施するためのガウジングモジュールとを付け替えて接続可能な溶接用電源装置の制御方法である。この溶接用電源装置の制御方法は、出力が停止された状態で出力端子間に確認用の電圧を印加するステップと、確認用の電圧が印加された状態における半自動溶接モジュールと被処理物との間の電圧の情報を含む接続信号に基づいて半自動溶接モジュールの接続の有無の情報を含む接続検出信号を出力するステップと、接続検出信号に基づいて制御モードを選択するステップと、を備える。

本発明の溶接用電源装置の制御方法においては、確認用の電圧が印加された状態における接続信号に基づいて半自動溶接モジュールの接続の有無が検出され、この情報を含む接続検出信号に基づいて制御モードが選択される。そのため、モード切替用のスイッチ等を別途設けることなく、取り付けられたモジュールが半自動溶接モジュールか否かが把握される。したがって、作業者が施工場所から電源装置の設置場所まで移動してモードを切り替える動作や切り替え装置用のケーブルを引き回す動作を行う必要がない。その結果、作業の効率化が図られる。このように、本発明の溶接用電源装置の制御方法によれば、半自動溶接モジュールとガウジングモジュールとを付け替えて接続可能な溶接用電源装置を用いた作業の効率化を達成することができる。

上記溶接用電源装置の制御方法は、ガウジングモジュールにエアが供給可能となったことを示すエア検出信号を出力するステップをさらに備えていてもよい。そして、制御モードを選択するステップでは、接続検出信号およびエア検出信号に基づいて制御モードが選択されてもよい。

本発明の溶接用電源装置およびその制御方法によれば、半自動溶接モジュールとガウジングモジュールとを付け替えて接続可能であって、かつ作業の効率化を達成可能な溶接用電源装置およびその制御方法を提供することができる。

実施の形態１における溶接用電源装置に半自動溶接モジュールが接続された状態を示す概略図である。 実施の形態１における溶接用電源装置にガウジングモジュールが接続された状態を示す概略図である。 実施の形態１における溶接用電源装置の制御方法の概略を示すフローチャートである。 実施の形態２における溶接用電源装置に半自動溶接モジュールが接続された状態を示す概略図である。 実施の形態２における溶接用電源装置にガウジングモジュールが接続された状態を示す概略図である。 実施の形態２における溶接用電源装置に手溶接モジュールが接続された状態を示す概略図である。 実施の形態２における溶接用電源装置の制御方法の概略を示すフローチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
まず、実施の形態１における溶接用電源装置の構造について説明する。図１を参照して、実施の形態１における溶接用電源装置１は、被処理物である母材９０（たとえば鋼材）に対して半自動溶接を実施するための半自動溶接モジュールと、ガウジングを実施するためのガウジングモジュールとを付け替えて接続可能な構造を有している。溶接用電源装置１は、調整部１０と、プラス側出力端子２５と、マイナス側出力端子２６と、接続信号入力端子２７と、確認用電源２３と、接続検出部としてのリレー３１と、制御部としての制御回路（ＣＣ）４１と、を備えている。溶接用電源装置１は、さらに変流器２１と、直流リアクトル（ＤＣＬ）２２と、スイッチ２４と、交流電源入力端子４３と、を備えている。

交流電源入力端子４３には、三相交流電源５１（商用電源）が接続される。マイナス側出力端子２６には、配線９１を介して母材９０が接続される。また、図１においては、プラス側出力端子２５に半自動溶接モジュール６０が接続されている。半自動溶接モジュール６０は、トーチ６２と、トーチ６２に溶加材である溶接ワイヤ６５を送給するワイヤフィーダ６１とを含んでいる。半自動溶接モジュール６０とプラス側出力端子２５とは、パワーケーブル６３により接続されている。また、半自動溶接モジュール６０と接続信号入力端子２７とは、制御ケーブル６４により接続されている。制御ケーブル６４は、ワイヤフィーダ６１のトーチ６２側端部に接続されている。これにより、接続信号入力端子２７には、制御ケーブル６４を介して、溶接ワイヤ６５と母材９０との間の電圧の情報が精度よく入力される。

調整部１０は、１次側整流回路１１と、インバータ１２と、トランス１３と、２次側整流回路１４と、を含んでいる。１次側整流回路１１は、三相交流電源５１から出力される交流電流を直流電流に変換する。インバータ１２は、複数のパワートランジスタを備え、直流電流を交流電流に変換するとともに電流値を調整する。トランス１３は、交流電圧を適切な電圧に降圧する。２次側整流回路１４は、交流電流を直流電流に変換する。これにより、調整部１０は、出力される電流の値を調整する。

調整部１０とプラス側出力端子２５とは、配線１５により接続されている。また、調整部１０とマイナス側出力端子２６とは、配線１６により接続されている。一対の出力端子であるプラス側出力端子２５およびマイナス側出力端子２６から、調整部１０により調整された電流が出力される。配線１５には、変流器２１が設置されている。変流器２１は、制御回路４１に接続されている。そして、変流器２１から制御回路４１に、配線１５を流れる電流値の情報が入力される。配線１６には、直流リアクトル２２が設置されている。直流リアクトル２２により、出力される電流が平滑化される。

確認用電源２３は、配線１５および配線１６に接続されている。そして、確認用電源２３と配線１５とを接続する配線には、スイッチ２４が設置される。スイッチ２４をオン状態とすることにより、プラス側出力端子２５とマイナス側出力端子２６との間に確認用の電圧が印加される。

リレー３１のＡ接点３３側は配線１５に接続されている。また、リレー３１のＢ接点３２側は接続信号入力端子２７に接続されている。リレー３１のＣ接点３６は、制御回路４１に接続されている。そして、溶接用電源装置１に半自動溶接モジュール６０が接続されている状態でスイッチ２４がオン状態とされると、確認用の電圧に対応して接続信号が制御ケーブル６４を介して接続信号入力端子２７に入力される。この接続信号は、リレー３１のＢ接点３２側に入力される。その結果、半自動溶接モジュール６０が接続されているとの情報を含む接続検出信号がリレー３１から制御回路４１へと入力される。

制御回路４１は、調整部１０のインバータ１２に接続されている。制御回路４１は、接続検出信号に基づいて選択される制御モードにより調整部１０のインバータ１２を制御する。より具体的には、図１のように溶接用電源装置１に半自動溶接モジュール６０が接続されており、リレー３１のＢ接点３２側に接続信号が入力されると、半自動溶接モジュール６０が接続されているとの情報を含む接続検出信号が制御回路４１入力される。これに基づき、制御回路４１は半自動溶接モードにてインバータ１２を制御する。

一方、図２においては、プラス側出力端子２５にガウジングモジュール７０が接続されている。ガウジングモジュール７０とプラス側出力端子２５とは、パワーケーブル７１により接続されている。ガウジングモジュール７０と接続信号入力端子２７とは接続されていない。そのため、溶接用電源装置１にガウジングモジュール７０が接続されている状態でスイッチ２４がオン状態とされても、確認用の電圧に対応する接続信号が接続信号入力端子２７に入力されない。その結果、半自動溶接モジュール６０が接続されていないとの情報を含む接続検出信号がリレー３１から制御回路４１へと入力される。これに基づき、制御回路４１はガウジングモードにてインバータ１２を制御する。

次に、本実施の形態における溶接用電源装置１の制御方法について図１〜図３を参照して説明する。まず、溶接用電源装置１の主電源（図示しない）がオン状態とされると、三相交流電源５１から交流電力が供給可能な状態となる。その後、図３を参照して、確認用の電圧が印加される（Ｓ１０）。このステップ（Ｓ１０）では、図１および図２を参照して、スイッチ２４がオン状態とされることで、確認用電源２３によりプラス側出力端子２５とマイナス側出力端子２６との間に確認用の電圧が印加される。確認用の電圧は、出力が停止された状態で印加される。すなわち、確認用の電圧は、調整部１０により調整された電流がプラス側出力端子２５およびマイナス側出力端子２６から出力される前の段階で印加される。確認用の電圧は、たとえば溶接用電源装置１の主電源がオン状態とされた直後に自動的に印加されてもよいし、主電源がオン状態とされた後、作業者による操作により印加されてもよい。

このとき、図１のようにプラス側出力端子２５に半自動溶接モジュール６０が接続されている場合、接続信号入力端子２７に接続信号が入力される（図３のＳ２０においてＹＥＳ）。この接続信号はリレー３１のＢ接点３２側に入力され、リレー３１から半自動溶接モジュール６０が接続されているとの情報を含む接続検出信号が制御回路４１入力される。これに基づき、半自動溶接モードが選択される（Ｓ３０）。具体的には、半自動溶接モジュール６０のトーチスイッチ（図示しない）からの溶接用電源装置１への入力が有効な状態にされるとともに、制御回路４１は半自動溶接に適した制御状態にて調整部１０のインバータ１２を制御する状態となる。これにより、モード選択が終了し、たとえば作業者がトーチスイッチを操作することにより半自動溶接が開始される。

一方、図２のようにプラス側出力端子２５にガウジングモジュール７０が接続されている場合、接続信号入力端子２７に接続信号は入力されない（図３のＳ２０においてＮＯ）。その結果、半自動溶接モジュール６０が接続されていないとの情報を含む接続検出信号がリレー３１から制御回路４１へと入力される。これに基づき、ガウジングモードが選択される（Ｓ４０）。具体的には、トーチスイッチからの入力が無効な状態にされるとともに、制御回路４１はガウジングに適した制御状態にて調整部１０のインバータ１２を制御する状態となる。これにより、モード選択が終了し、たとえば作業者がガウジングモジュール７０の先端部を母材９０に接触させることにより調整部１０から電流が供給されてガウジングが開始される（タッチスタート）。

ここで、本実施の形態の溶接用電源装置１においては、確認用電源２３によってプラス側出力端子２５とマイナス側出力端子２６との間に確認用の電圧が印加された状態における接続信号に基づいて半自動溶接モジュール６０の接続の有無が検出される。そして、この情報を含む接続検出信号に基づいて選択される制御モードにより制御回路４１が調整部１０を制御する。そのため、モード切替用のスイッチ等を別途設けることなく、取り付けられたモジュールが半自動溶接モジュール６０か否かが把握される。したがって、作業者が施工場所から溶接用電源装置１の設置場所まで移動してモードを切り替える動作や切り替え装置用のケーブルを引き回す動作を行う必要がない。その結果、作業の効率化が図られる。このように、本実施の形態の溶接用電源装置１は、半自動溶接モジュール６０とガウジングモジュール７０とを付け替えて接続可能であって、かつ作業の効率化を達成可能な溶接用電源装置となっている。また、上記実施の形態における手順に従って溶接用電源装置１を制御することにより、半自動溶接モジュール６０とガウジングモジュール７０とを付け替えて接続可能な溶接用電源装置１を用いた作業の効率化を達成することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態２における溶接用電源装置の構造について説明する。図４〜図６を参照して、実施の形態２における溶接用電源装置１は、基本的には実施の形態１の場合と同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態２の溶接用電源装置１は、制御回路４１に接続され、ガウジングモジュール７０にエアが供給可能となったことを示すエア検出信号を出力するエア検出部（ＡＤ）８１を備える点において、実施の形態１の場合とは異なっている。

具体的には、図４〜図６を参照して、実施の形態２の溶接用電源装置１は、エアコンプレッサ（図示しない）に接続される流入口８２とガウジングモジュール７０に接続される流出口８３とをつなぐエア流路８４を備えている。エア流路８４には、ガウジングモジュール７０にエアが供給可能となったことを示すエア検出信号を出力するエア検出部８１が設置されている。エア検出部８１は、たとえば圧力センサである。エア検出部８１は制御回路４１に接続され、エア検出信号は制御回路４１に入力される。制御回路４１は、接続検出信号およびエア検出信号に基づいて選択される制御モードにより調整部１０を制御する。図４を参照して、プラス側出力端子２５に半自動溶接モジュール６０が接接された場合、流出口８３は半自動溶接モジュール６０とは接続されない（流出口８３は使用されない）。図５を参照して、プラス側出力端子２５にガウジングモジュール７０が接続される場合、ガウジングモジュール７０と流出口８３とは、接続配管８５により接続される。これにより、ガウジングモジュール７０にエアの供給が可能な状態となる。このとき、エア検出部８１が出力したエア検出信号が制御回路４１に入力される。図６を参照して、プラス側出力端子２５に手溶接モジュール６９が接続された場合、流出口８３は手溶接モジュール６９とは接続されない（流出口８３は使用されない）。手溶接モジュール６９は、パワーケーブル６８によりプラス側出力端子２５に接続される。

次に、実施の形態２における溶接用電源装置１の制御方法について図４〜図７を参照して説明する。まず、溶接用電源装置１の主電源（図示しない）がオン状態とされると、三相交流電源５１から交流電力が供給可能な状態となる。その後、図７を参照して、実施の形態１の場合と同様に確認用の電圧が印加される（Ｓ１０）。このとき、図４のようにプラス側出力端子２５に半自動溶接モジュール６０が接続されている場合、接続信号入力端子２７に接続信号が入力される（図７のＳ２０においてＹＥＳ）。この接続信号はリレー３１のＢ接点３２側に入力され、リレー３１から半自動溶接モジュール６０が接続されているとの情報を含む接続検出信号が制御回路４１入力される。これに基づき、実施の形態１の場合と同様に半自動溶接モードが選択され、半自動溶接が開始可能な状態となる（Ｓ３０）。

一方、図５または図６のようにプラス側出力端子２５にガウジングモジュール７０または手溶接モジュール６９が接続されている場合、接続信号入力端子２７に接続信号は入力されない（図７のＳ２０においてＮＯ）。その結果、半自動溶接モジュール６０が接続されていないとの情報を含む接続検出信号がリレー３１から制御回路４１へと入力される。そして、図５のようにプラス側出力端子２５にガウジングモジュール７０が接続されている場合、エア検出部８１からエア検出信号が出力される（図７のＳ５０においてＹＥＳ）。エア検出信号は制御回路４１に入力される。これに基づき、実施の形態１の場合と同様にガウジングモードが選択され、ガウジングが開始可能な状態となる（Ｓ４０）。

一方、図６のようにプラス側出力端子２５に手溶接モジュール６９が接続されている場合、エア検出部８１からはエア検出信号が出力されない（図７のＳ５０においてＮＯ）。これに基づき、手溶接モードが選択される。具体的には、トーチスイッチからの入力が無効な状態にされるとともに、制御回路４１は手溶接に適した制御状態にて調整部１０のインバータ１２を制御する状態となる。これにより、モード選択が終了し、たとえば作業者の操作により手溶接が開始される。

実施の形態２の溶接用電源装置１およびその制御方法によれば、溶接用電源装置１に半自動溶接モジュール６０、ガウジングモジュール７０および手溶接モジュール６９からなる群から選択されるいずれか１つが接続される場合において、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。なお、溶接用電源装置１は、接続信号入力端子２７に接続信号が入力され、かつエア検出信号がエア検出部８１から出力されている場合、溶接用電源装置１からの出力を禁止するように制御されてもよい。これにより、誤った接続が行われた状態で作業が実施されるおそれを抑制することができる。

なお、上記実施の形態においては、接続検出部として単一のリレー３１が採用される場合について説明したが、本発明の溶接用電源装置の構造はこれに限られず、たとえば２個のリレーを用いて同様の機能を実現する構造を採用してもよい。また、上記実施の形態においては、リレー３１のＡ接点３３側が配線１５に接続され、リレー３１のＢ接点３２側が接続信号入力端子２７に接続される場合について説明したが、Ａ接点３３側が接続信号入力端子２７に接続され、リレー３１のＢ接点３２側が配線１５に接続されてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 溶接用電源装置、１０ 調整部、１１ １次側整流回路、１２ インバータ、１３ トランス、１４ ２次側整流回路、１５，１６ 配線、２１ 変流器、２２ 直流リアクトル、２３ 確認用電源、２４ スイッチ、２５ プラス側出力端子、２６ マイナス側出力端子、２７ 接続信号入力端子、３１ リレー、３２ Ｂ接点、３３ Ａ接点、３６ Ｃ接点、４１ 制御回路、４３ 交流電源入力端子、５１ 三相交流電源、６０ 半自動溶接モジュール、６１ ワイヤフィーダ、６２ トーチ、６３ パワーケーブル、６４ 制御ケーブル、６５ 溶接ワイヤ、６８ パワーケーブル、６９ 手溶接モジュール、７０ ガウジングモジュール、７１ パワーケーブル、８１ エア検出部、８２ 流入口、８３ 流出口、８４ エア流路、８５ 接続配管、９０ 母材、９１ 配線。

Claims (5)

1. 被処理物に対して半自動溶接を実施するための半自動溶接モジュールと、ガウジングを実施するためのガウジングモジュールとを付け替えて接続可能な溶接用電源装置であって、
   出力される電流の値を調整する調整部と、
   前記調整部に接続され、前記調整部により調整された電流を出力するための一対の出力端子と、
   出力が停止された状態で前記一対の出力端子間に確認用の電圧を印加するための確認用電源と、
   前記確認用の電圧が印加された状態における前記半自動溶接モジュールと前記被処理物との間の電圧の情報を含む接続信号を入力するための接続信号入力端子と、
   前記接続信号入力端子に接続され、前記接続信号に基づいて前記半自動溶接モジュールの接続の有無の情報を含む接続検出信号を出力する接続検出部と、
   前記接続検出部および前記調整部に接続され、前記接続検出信号に基づいて選択される制御モードにより前記調整部を制御する制御部と、を備える、溶接用電源装置。
2. 前記接続検出部はリレーである、請求項１に記載の溶接用電源装置。
3. 前記制御部に接続され、前記ガウジングモジュールにエアが供給可能となったことを示すエア検出信号を出力するエア検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記接続検出信号および前記エア検出信号に基づいて選択される前記制御モードにより前記調整部を制御する、請求項１または２に記載の溶接用電源装置。
4. 被処理物に対して半自動溶接を実施するための半自動溶接モジュールと、ガウジングを実施するためのガウジングモジュールとを付け替えて接続可能な溶接用電源装置の制御方法であって、
   出力が停止された状態で出力端子間に確認用の電圧を印加するステップと、
   前記確認用の電圧が印加された状態における前記半自動溶接モジュールと前記被処理物との間の電圧の情報を含む接続信号の有無に基づいて前記半自動溶接モジュールの接続の有無の情報を含む接続検出信号を出力するステップと、
   前記接続検出信号に基づいて制御モードを選択するステップと、を備える、溶接用電源装置の制御方法。
5. 前記ガウジングモジュールにエアが供給可能となったことを示すエア検出信号を出力するステップをさらに備え、
   前記制御モードを選択するステップでは、前記接続検出信号および前記エア検出信号に基づいて前記制御モードが選択される、請求項４に記載の溶接用電源装置の制御方法。
   

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