JP6583958B2 - 溶接用電源装置および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、消耗電極アーク溶接、非消耗電極アーク溶接および被覆アーク溶接の複数の溶接モードを１台の溶接用電源装置で実施する技術に関するものである。

従来の溶接用電源装置では、消耗電極アーク溶接又は被覆アーク溶接のどちらか一方の溶接モードを選択するとき、作業者が溶接電源のパネルに設けられた切換スイッチまで移動して溶接モードを選択していた。

例えば、特許文献１では、消耗電極アーク溶接のとき、溶接用変圧器の２次側巻線の低電圧側のタップに接続されたサイリスタがゲート信号切換回路にて選択し、被覆アーク溶接を行うときは、溶接用高電圧側のタップに接続されたサイリスタがゲート信号切換回路にて選択する方法であり、作業者が溶接電源のパネルに設けられた切換スイッチまで移動して溶接モードが選択する内容が記載されている。

特開平１１−５８００９号公報

消耗電極アーク溶接、非消耗電極アーク溶接および被覆アーク溶接等などの複数の溶接モードを１台の溶接電源で行うとき、開示されている従来の溶接電源の構造では、溶接電源に設置されたスイッチを操作して溶接電源の溶接モードを設定している。しかし、一般的に溶接の施工場所と載置されている溶接電源とは離れている場合が多く、そのため、特許文献１に開示されている溶接電源では、溶接モードの切換に際して、作業者が施工場所から溶接電源の載置場所まで移動して溶接モード切換えた後、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、作業効率が大きく低下するという課題がある。
そこで、本発明の目的は、消耗電極溶接モジュール、非消耗電極溶接モジュールおよび被覆溶接モジュールの中から１つの溶接モジュールを付け替えるとき作業効率が低下しない溶接用電源装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１記載の発明は、被加工物に対して消耗電極アーク溶接を実施するために送給装置及び消耗電極溶接トーチを備えた消耗電極溶接モジュールと、被覆アーク溶接を実施するために溶接棒ホルダを備えた被覆アーク溶接モジュールと、を付け替えて接続可能な溶接用電源装置であって、
出力電流の生成する主電源回路と、前記主電源回路により生成された出力電流を出力する一対の出力端子と、前記一方の出力端子を電力線を介して前記送給装置の入力端子に接続し、前記入力端子と前記他方の出力端子との間の電圧を一対の接続検出線を介して検出し、前記検出した電圧に基づいて前記送給装置が接続しているか否かを判別する接続検出信号を出力する接続検出回路と、前記接続検出信号に基づいて消耗電極溶接モード又は被覆アーク溶接モードのどちらか一方を選択し前記主電源回路を制御する主制御回路と、を備えたことを特徴とする溶接用電源装置である。

請求項２記載の発明は、前記接続検出回路は、前記検出した電圧値が予め定めた電圧基準値より大きいとき前記送給装置が接続していると判別して前記接続検出信号を出力し、前記主制御回路は、前記接続検出信号が入力されると前記消耗電極溶接モードを選択する、ことを特徴とする請求項１に記載の溶接用電源装置である。

請求項３記載の発明は、被加工物に対して消耗電極式アーク溶接を実施するために送給装置及び消耗電極溶接トーチを備えた消耗電極溶接モジュールと、被覆アーク溶接を実施するために溶接棒ホルダを備えた被覆アーク溶接モジュールと、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、
前記消耗電極溶接モジュールと被加工物との間の電圧の情報に基づいて前記消耗電極溶接モジュールの接続の有無の情報を含み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消耗電極溶接モード又は被覆アーク溶接モードのどちらか一方を選択するステップと、備えたことを特徴とする溶接用電源装置の制御方法である。

本発明の溶接用電源装置およびその制御方法によれば、消耗電極溶接モジュール、非消耗電極溶接モジュールおよび被覆溶接モジュールの中から１つの溶接モジュールが付け替え可能であって、付け替えた時点で自動的にどの溶接モジュールが接続されたか判別し、且つ、判別された溶接モジュールに基づいて溶接モードが自動選択するので、溶接モードの選択に際して、作業者が施工場所から溶接電源の載置場所まで移動して溶接モードを切換えた後、施工場所まで戻って作業を再開するという面倒な作業が必要なくなり、溶接の作業効率が大きく改善できる。

本発明の実施形態１の溶接用電源装置のブロック図である。 実施形態１の送給装置の詳細図である。 実施形態１の動作を説明するフローチャト図である。 実施形態２の溶接用電源装置のブロック図である。 実施形態２の動作を説明するフローチャト図である。

図１〜図３を参照して本発明の実施形態１の動作について説明する。
図１に示す溶接電源１は、被加工物１１に対して消耗電極アーク溶接を実施する消耗電極溶接モジュールと、被覆アーク溶接を実施する被覆アーク溶接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。溶接電源１は、主電源回路２と、主制御回路３と、送給用電源回路４と、接続検出回路５と、第１出力端子Ａ、第２出力端子Ｂ、コネクタＣＯＮ１を備えている。

図１に示す第２出力端子Ｂには、第２電力線１３を介して被加工物１１が接続される。また、第１出力端子Ａには、消耗電極溶接モジュールが接続されている。消耗電極溶接モジュールは、消耗電極溶接トーチ７と、消耗電極溶接トーチ７に溶接ワイヤを送給する送給装置６とを含んでいる。そして、送給装置６は、第１出力端子Ａに第１電力線１２を介して接続されると共に、送給装置６は、送給制御線１５、第１接続検出線１６、第１送給電力線１７及び第２送給電力線１８を介して溶接電源１に接続されている。

図１に示す主電源回路２は、図示省略の１次側整流回路と、インバータ回路と、主変圧器及び２次側整流回路を含んでいる。接続検出回路５は、第１接続検出線１６を介して図２に示す送給装置６の内部で出力端子Ｃに接続し、第２接続検出線２１を介して溶接電源１の内部で第２出力端子Ｂに接続し、送給装置６の出力端子Ｃと溶接電源１の第２出力端子Ｂとの間の電圧を検出し、検出した電圧値が予め定めた電圧基準値より大きいとき送給装置６が接続されていると判別して接続検出信号５ａを出力する。

図２は送給装置６の詳細図であり、ワイヤ電極を消耗電極溶接トーチ７に送り出すものである。また、ガスボンベ８のシールドガスを消耗電極溶接トーチ７の先端に供給する。送給装置６は、電源回路６Ａ、制御回路６Ｂ、モータ駆動回路６Ｃ及び送給モータ６Ｄで形成され、電源回路６Ａは、送給用電源回路４から第１送給電力線１７及び第２送給電力線１８を介して供給される送給用電圧を制御回路６Ｂ、モータ駆動回路６Ｃ及び送給モータ６Ｄに対応する電圧に変換して供給する。

図２に示す制御回路６Ｂは、送給装置６に内蔵されている各回路の制御を行うものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御回路６Ｂは、溶消耗電極溶接トーチ７から入力される起動信号を制御線１５を介して溶接電源装置１の主電制御回路３に入力する。

図１に示す主制御回路３は、接続検出信号５ａに基づいて溶接モードを選択する。具体的には、図１に示す溶接電源１に、送給装置６が接続されると接続検出回路５は、第１接続検出線１６および第２接続検出線２１を介して送給装置６の入力端子Ｃと溶接電源１の第２出力端子Ｂとの間の電圧を検出し、この検出した電圧値が予め定めた電圧基準値より大きいとき送給装置６が接続されていると判別し接続検出信号５ａを出力する。そして、主制御回路３は接続検出信号５ａの入力に基づいて消耗電極溶接モードを選択し主電源回路２を制御する。

次に、実施形態１の詳細について図１〜図３を参照して説明する。
ステップ（Ｓ１０）において、トーチスイッチ１０をオン状態にすると、溶接電源１の主電源回路２がオン状態になり、電力系統から入力される三相交流電力をアーク溶接に適した直流電力に変換し一対の出力端子Ａ，Ｂに出力する。そして、送給装置６の入力端子Ｃと溶接電源１の第２出力端子Ｂとの間の電圧を検出し、この検出した電圧値が予め定めた電圧基準値より大きいとき、溶接電源１に送給装置６が接続されていると判別し接続検出信号５ａを出力する。

図３に示すステップ（Ｓ２０）において、接続検出信号５ａが主制御回路３に入力されているか否かを判別し、ＹＥＳのとき、ステップ（Ｓ３０）に進み、主制御回路５ａは消耗電極溶接モードを選択する。このとき、図示省略の表示器に選択された消耗電極溶接モードを表示してもよい。そして、溶接モードの選択が終了した後に、作業者がトーチスイッチ１０を再度操作することにより消耗電極アーク溶接が開始される。

一方、第１出力端子Ａに図示省略の溶接棒ホルダが接続されている場合、ステップ（Ｓ１０）において、接続検出回路５で検出した電圧値は、略零Ｖになり電圧基準値より小さいので接続検出信号５ａの出力を停止する。このとき、ステップ（Ｓ２０）において、ＮＯとなり、接続検出信号５ａが主制御回路３に入力されない。これに基づき、ステップ４０において、主制御回路３は被覆アーク溶接モードが選択される。そして、溶接モード選択のが終了すると、作業者が図示省略の手棒の先端部を被加工物１１に接触させることにより、溶接電源１から電流が供給されて被覆アーク溶接が開始される（タッチスタート）。

実施形態１の溶接電源１では、接続検出信号に基づいて溶接モードが自動設定されるため、モード切換用のスイッチ等を別途設ける必要がないので、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、溶モードを切換える作業を必要としないので、作業の効率化が図られる。
さらに、モード切換用スイッチの設定作業において、作業者が溶接モードの設定ミスを抑制でき溶接の品質向上に繋がる。

（実施形態２）
次に、実施形態２について、図４及び図５を参照して説明する。
実施形態２における溶接電源１は、基本的には実施形態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、実施形態２の溶接電源１は、エア検出回路２２が主制御回路３に接続され、エアが供給可能となったことを示すエア検出信号を入力する点において、実施の形態１の場合とは異なっている。

実施の形態２の溶接電源１は、図４に示すガスボンベ８からエアが供給可能となったときにエア検出信号２２ａを出力するエア検出回路２２が設置されている。エア検出回路２２は、例えば、圧力センサで形成され、主制御回路３にエア検出信号２２ａを入力する。
主制御回路３は、接続検出信号５ａ及びエア検出信号２２ａに基づいて溶接モードを選択する。
つぎに、図４を参照して、第１出力端子Ａに非消耗電極溶接トーチ７が接続されているＴＩＧ溶接の場合、接続検出回路５から接続検出信号５ａが出力されず、エア検出回路２２からエア検出信号２２ａを出力する。このとき、主制御回路３は非消耗電極溶接モードを選択される。さらに、図４に図示省略の溶接棒ホルダが第１出力端子Ａに接続されると、接続検出回路５は接続検出信号５ａが出力されず、エア検出回路２２もエア検出信号２２ａを出力しないので、主制御回路３は被覆アーク溶接モードが選択される

次に、実施形態２の詳細について図４および図５を参照して説明する。
ステップ（Ｓ１０）において、トーチスイッチ１０をオン状態にすると、溶接電源１の主電源回路２がオン状態になり、電力系統から入力される三相交流電力をアーク溶接に適した直流電力に変換し一対の出力端子Ａ，Ｂに出力する。そして、送給装置６の入力端子Ｃと溶接電源１の第２出力端子Ｂとの間の電圧を検出し、この検出した電圧値が予め定めた電圧基準値より大きいとき、溶接電源１に送給装置６が接続されていると判別し接続検出信号５ａを出力する。

図５に示すステップ（Ｓ２０）において、接続検出信号５ａが主制御回路３に入力されているか否かを判別し、ＹＥＳのとき、ステップ（Ｓ３０）に進み、主制御回路５ａは消耗電極溶接モードを選択する。
上述において、主制御回路３は、接続検出信号５ａの入力で消耗電極溶接モードを選択しているが、接続検出信号５ａ及びエア検出信号２２ａの２つの信号が入力されたときに消耗電極溶接モードを選択してもよい。

ステップ（Ｓ２０）において、接続検出信号５ａが主制御回路３に入力されているか否かを判別し、ＮＯのとき、ステップ（Ｓ４０）に進む。
ステップ（Ｓ４０）において、図４に示すガスボンベ８からガスが供給されたか否かを、エア検出部２２でガスの供給を検出し、ＹＥＳのとき、エア検出信号２２ａを主制御回路３に入力される。そして、ステップ（Ｓ５０）において、主制御回路３は、エア検出信号２２ａに基づき、溶接電源１に非消耗電極溶接トーチ２０が接続されていると判別し、非消耗電極溶接モードが選択され、非消耗電極溶接（例えば、ＴＩＧ溶接）が開始可能な状態となる。

一方、図４に示す第１出力端子Ａに図示省略の溶接棒ホルダが接続されていると、エア検出部２２からはエア検出信号２２ａが出力されないので、ステップ（Ｓ４０）においてＮＯとなり、主制御回路３は、接続検出信号５ａ及びエア検出信号２２ａが入力されないので、被覆アーク溶接モードが選択される。

実施形態２の溶接用電源装置によれば、溶接電源１に消耗電極モジュール、非消耗電極モジュール、被覆アーク溶接モジュールの付け替えにおいて、溶接モードが自動設定されるため、作業者が溶接モードの設定ミスを抑制でき溶接の品質向上に繋がる。

１ 溶接電源
２ 主電源回路
３ 主制御回路
４ 送給用電源回路
５ 接続検出回路
５ａ 接続検出信号
６ 送給装置
６Ａ 電源回路
６Ｂ 制御回路
６Ｃ モータ駆動回路
６Ｄ 送給モータ
７ 消耗電極溶接トーチ
８ ガスボンベ
９ 電磁弁
９ｂ 電磁弁駆動信号
１０ トーチスイッチ
１１ 被加工物
１２ 第１電力線
１３ 第２電力線
１４ ガスホース
１５ 制御線
１６ 第１接続検出線
１７ 第１送給電力線
１８ 第２送給電力線
１９ 制御線
２０ 非消耗電極溶接トーチ
２１ 第１接続検出線
２２ エア検出回路
２２ａ エア検出信号
Ａ 第１出力端子
Ｂ 第２出力端子
Ｃ 入力端子

Claims (3)

1. 被加工物に対して消耗電極アーク溶接を実施するために送給装置及び消耗電極溶接トーチを備えた消耗電極溶接モジュールと、被覆アーク溶接を実施するために溶接棒ホルダを備えた被覆アーク溶接モジュールと、を付け替えて接続可能な溶接用電源装置であって、
   出力電流の生成する主電源回路と、前記主電源回路により生成された出力電流を出力する一対の出力端子と、前記一方の出力端子を電力線を介して前記送給装置の入力端子に接続し、前記入力端子と前記他方の出力端子との間の電圧を一対の接続検出線を介して検出し、前記検出した電圧に基づいて前記送給装置が接続しているか否かを判別する接続検出信号を出力する接続検出回路と、前記接続検出信号に基づいて消耗電極溶接モード又は被覆アーク溶接モードのどちらか一方を選択し前記主電源回路を制御する主制御回路と、を備えたことを特徴とする溶接用電源装置。
2. 前記接続検出回路は、前記検出した電圧値が予め定めた電圧基準値より大きいとき前記送給装置が接続していると判別して前記接続検出信号を出力し、前記主制御回路は、前記接続検出信号が入力されると前記消耗電極溶接モードを選択する、ことを特徴とする請求項１に記載の溶接用電源装置。
3. 被加工物に対して消耗電極式アーク溶接を実施するために送給装置及び消耗電極溶接トーチを備えた消耗電極溶接モジュールと、被覆アーク溶接を実施するために溶接棒ホルダを備えた被覆アーク溶接モジュールと、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、前記消耗電極溶接モジュールと被加工物との間の電圧の情報に基づいて前記消耗電極溶接モジュールの接続の有無の情報を含み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消耗電極溶接モード又は被覆アーク溶接モードのどちらか一方を選択するステップと、備えたことを特徴とする溶接用電源装置の制御方法。

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