JP7327870B2 - 溶接システム - Google Patents

Description

本発明は、サブマージアーク溶接を行うための溶接システムに関する。

従来からサブマージアーク溶接が知られている。サブマージアーク溶接は、被溶接物の上に粒上のフラックスを散布し、フラックスの中に溶接ワイヤを送給して、溶接ワイヤの先端と被溶接物との間にアークを発生させて溶接を行うものである。サブマージアーク溶接では、太径の溶接ワイヤに大電流を流すことで、厚板を高能率で溶接することができる。サブマージアーク溶接を行うためのサブマージアーク溶接装置の一例が特許文献１に開示されている。

溶接ワイヤの先端（以下では、「電極」と記載する場合がある）と被溶接物との間には、溶接電源装置から交流電力が供給される。溶接電源装置は、トランスを備えており、商用電源から入力される交流電力をトランスで変圧した交流電力を出力する。溶接に大電流（例えば２０００Ａ）が必要な場合、１台の溶接電源装置で出力することは困難なので、複数の溶接電源装置を並列接続することが考えられる。この場合、各溶接電源装置から出力される交流電流は商用電源の交流電流と同期しているので、正負が切り替わるタイミングは一致する。したがって、出力される交流電流の正負が切り替わるタイミングがずれることによる循環電流は発生しない。

特開２００７－９０４１０号公報

一方、多極式のサブマージアーク溶接の場合、複数の電極は、それぞれ異なる溶接電源装置から交流電力を供給される。そして、隣り合う電極で発生するアーク同士が引き合わないようにするために、各溶接電源装置は、交流電流の正負が切り替わるタイミングをずらして出力する。溶接電源装置は、三相の商用電源に接続される場合、いずれの二相に接続されるかによって、位相が１２０°または２４０°ずれる。しかしながら、ずらす位相は所定の位相に固定されており、各溶接電源装置は、出力する交流電流を所望の位相だけずらすことはできない。したがって、各溶接電源装置は、正負が切り替わるタイミングを自由にずらすことができない。

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、複数の溶接電源装置が出力する交流電流の正負が切り替わるタイミングを自由にずらすことが可能であり、また、正確に一致させることも可能である溶接システムを提供することを目的とする。

本発明によって提供される溶接システムは、サブマージアーク溶接を行うための溶接システムであって、各々がインバータ回路を有し、かつ、当該インバータ回路が生成する交流電力を出力する複数の溶接電源装置と、前記複数の溶接電源装置を制御する制御装置と、前記制御装置から前記複数の溶接電源装置に、それぞれの出力を指令するための指令値を送信する第１通信線と、前記第１通信線より高速通信を行い、前記制御装置から前記複数の溶接電源装置に、交流電流の正負の切り替えのタイミングを指示する同期信号を送信する第２通信線とを備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御装置は、前記第１通信線を介して、前記各溶接電源装置にそれぞれ、前記タイミングを遅延させる遅延情報を送信し、前記各溶接電源装置は、それぞれ、前記同期信号を前記遅延情報に応じて遅延させる遅延部を備えており、出力する交流電流の正負を、前記遅延部によって遅延された同期信号に応じて切り替える。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記各溶接電源装置の出力側は、互いに並列接続されており、前記各溶接電源装置に送信される遅延情報は同じである。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御装置は、前記第１通信線を介して、前記各溶接電源装置にそれぞれ、直流電力を出力させるための直流出力指令信号を送信し、前記各溶接電源装置は、前記直流出力指令信号を受信した場合に、前記インバータ回路のスイッチングを停止させて、直流電力を出力する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数の溶接電源装置のうちの１台が、前記制御装置を兼用する。

本発明によると、各溶接電源装置は、インバータ回路のスイッチングを調整することで、出力する交流電流の正負が切り替わるタイミングを自由に設定可能である。また、制御装置は、比較的高速な第２通信線を介して、複数の溶接電源装置に同期信号を送信する。各溶接電源装置は、受信した同期信号に応じてインバータ回路のスイッチングを調整することで、出力する交流電流の正負が切り替わるタイミングを他と正確に一致させることが可能である。また、各溶接電源装置は、受信した同期信号を遅延させて、遅延後の同期信号に応じてインバータ回路のスイッチングを調整することで、出力する交流電流の正負が切り替わるタイミングを他より遅らせることができる。つまり、各溶接電源装置は、出力する交流電流の正負が切り替わるタイミングを自由にずらすことが可能である。

第１実施形態に係る溶接システムを説明するための図であり、（ａ）は溶接システムの全体構成を示すブロック図であり、（ｂ）は溶接電源装置の内部構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る溶接システムにおいて、各溶接電源装置が出力する交流電流の波形を示す波形図である。 第２実施形態に係る溶接システムの全体構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係る溶接システムにおいて、各溶接電源装置が出力する交流電流の波形を示す波形図である。 第１実施形態に係る溶接システムの変形例の全体構成を示すブロック図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る溶接システムを説明するための図である。同図（ａ）は、溶接システムの全体構成を示すブロック図である。同図（ｂ）は、溶接電源装置の内部構成を示すブロック図である。

溶接システムＡ１は、サブマージアーク溶接を行うための溶接システムである。図１（ａ）に示すように、溶接システムＡ１は、制御装置１、溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、通信線３１，３２、台車４、ワイヤ送給装置５、ワイヤリール６、ホッパ７、および電極８を備えている。溶接システムＡ１は、被溶接物Ｗの溶接線に沿って台車４を移動させながら、ホッパ７から粒上のフラックスを散布させ、ワイヤ送給装置５に溶接ワイヤをフラックスの中に送給させる。溶接ワイヤはワイヤリール６から供給される。各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、商用電源Ｐから供給される交流電力を所望の周波数の交流電力に変換して出力し、フラックスの内部で、溶接ワイヤの先端部分である電極８と被溶接物Ｗとの間にアークを発生させる。当該アークの熱によって、溶接が行われる。これにより、被溶接物Ｗの溶接線に沿って溶接が行われる。なお、台車４を用いる代わりに、被溶接物Ｗを移動させたり、回転させたりしてもよい。

制御装置１は、溶接システムＡ１の各種制御を行う。制御装置１は、汎用的なコンピュータに溶接システムＡ１の各種制御を行うプログラムをインストールしたものであってもよいし、溶接システムＡ１の制御のための専用装置であってもよい。制御装置１は、台車４を所定の移動速度で移動させる。移動速度は、被溶接物Ｗの材質および厚さなどに応じて設定される。制御装置１は、ホッパ７にフラックスの散布の開始および停止を指示する。制御装置１は、ワイヤ送給装置５に、溶接ワイヤの送給の開始および停止を指示する。また、溶接ワイヤの送給速度も指示する。送給速度は、設定される溶接電流などに応じて設定される。

制御装置１は、溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに、電力出力の開始および停止を指示する。また、制御装置１は、出力電流を設定するための電流指令値、および、出力する交流電流の正負の切り替えのタイミングを遅延させるための遅延情報を送信する。本実施形態では、出力する交流電流の正負の切り替えのタイミングをずらさないので、制御装置１は、遅延情報として「０」を送信する。また、制御装置１は、溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに、出力する交流電流の正負の切り替えタイミングを指示する。具体的には、正負の切り替えタイミングを指示する同期信号を送信する。

通信線３１は、制御装置１と溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとを接続する通信線であり、バス型の配線形態で配線されている。制御装置１と溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとは、通信線３１を介して、例えばフィールドバス通信により通信を行っている。制御装置１は、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに、それぞれ異なる信号を送信することができる。一方、制御装置１は、通信線３１の利用時間を分割して、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに信号の送信を行うので、通信線３１での通信速度は、通信する情報の量に応じて遅くなり、１．２ｋｂｐｓ～１０Ｍｂｐｓ程度である。本実施形態では、５００ｋｂｐｓ程度である。制御装置１は、通信線３１を介して、溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに、電力出力の開始および停止を指示する指令信号を送信する。また、制御装置１は、通信線３１を介して、溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに、電流指令値および遅延情報を送信する。なお、制御装置１と溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとが通信線３１を介して行う通信規格は、フィールドバス通信に限定されない。また、通信線３１の配線形態も限定されない。通信線３１が、本発明の「第１通信線」に相当する。

通信線３２は、制御装置１と溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとを接続する通信線であり、バス型の配線形態で配線されている。制御装置１と溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとは、通信線３２を介して、例えばＨＣＩ（Host Control Interface）通信規格に応じて通信を行っている。ＨＣＩ通信規格は、制御装置１と溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとの間で高速通信を行うために開発された通信規格である。ＨＣＩ通信規格では、通信データのヘッドの量をフィールドバス通信のヘッドの量の半分以下にして、送信する通信データのデータ量を小さくしている。ＨＣＩ通信規格による通信線３２での通信速度は、通信線３１での通信速度より速く、２５Ｍｂｐｓ～１００Ｍｂｐｓ程度である。本実施形態では、５０Ｍｂｐｓ程度である。制御装置１は、通信線３２を介して、溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに、同期信号を送信する。通信線３２は、同期信号を送信するだけであり、その他の信号を送受信しないので、通信速度はあまり遅くならない。なお、制御装置１と溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとが通信線３２を介して行う通信規格は、ＨＣＩ通信規格に限定されず、同期信号をほとんど遅延なく送信できればよい。また、通信線３２の配線形態も限定されない。また、通信線３２は、制御装置１から溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに、ハイレベルとローレベルとが切り替わるパルス信号を同期信号として送信する専用線であってもよい。この場合も、通信線３２は、通信線３１より高速通信を行って、同期信号をほとんど遅延なく送信できる。通信線３２が、本発明の「第２通信線」に相当する。

つまり、制御装置１と溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとは、同期信号だけを高速通信するための通信線３２と、その他の信号を送信するための通信線３１との２本の通信線で接続されている。

溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、それぞれ、商用電源Ｐから供給される交流電力を所望の周波数の交流電力に変換して出力する。溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、互いに並列接続されている。具体的には、溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの一方の出力端子は互いに接続されて、被溶接物Ｗに接続されている。溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの他方の出力端子は互いに接続されて、溶接ワイヤに接続されている。以下では、溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを区別しない場合は、溶接電源装置２と記載する。

図１（ｂ）に示すように、溶接電源装置２は、整流平滑回路２１、インバータ回路２２、トランス２３、整流平滑回路２４、インバータ回路２５、電流センサ２６、および制御回路２７を備えている。

整流平滑回路２１は、商用電源Ｐから入力される交流電力を直流電力に変換して出力する。整流平滑回路２１は、交流電流を整流する整流回路と、平滑する平滑コンデンサとを備えている。なお、整流平滑回路２１の構成は限定されない。

インバータ回路２２は、例えば、単相フルブリッジ型のＰＷＭ制御インバータであり、４個のスイッチング素子を備えている。インバータ回路２２は、制御回路２７から入力される出力制御駆動信号によってスイッチング素子をスイッチングさせることで、整流平滑回路２１から入力される直流電力を高周波電力に変換して出力する。なお、インバータ回路２２は直流電力を高周波電力に変換するものであればよく、例えばハーフブリッジ型であってもよいし、その他の構成のインバータ回路であってもよい。

トランス２３は、インバータ回路２２が出力する高周波電圧を変圧して、整流平滑回路２４に出力する。トランス２３は、一次側巻線２３ａおよび二次側巻線２３ｂを備えている。一次側巻線２３ａの各入力端子は、インバータ回路２２の各出力端子にそれぞれ接続されている。二次側巻線２３ｂの各出力端子は、整流平滑回路２４の各入力端子にそれぞれ接続されている。インバータ回路２２の出力電圧は、一次側巻線２３ａと二次側巻線２３ｂの巻き数比に応じて変圧されて、整流平滑回路２４に入力される。二次側巻線２３ｂは一次側巻線２３ａに対して絶縁されているので、商用電源Ｐから入力される電流が二次側の回路に流れることを防止することができる。また、トランス２３は、インバータ回路２２が出力する高周波電圧を変圧するので、商用電源Ｐの交流電圧を変圧するトランスと比較して、小型軽量化されている。

整流平滑回路２４は、トランス２３から入力される高周波電力を直流電力に変換して出力する。整流平滑回路２４は、高周波電流を整流する整流回路と、平滑する直流リアクトルとを備えている。なお、整流平滑回路２４の構成は限定されない。

インバータ回路２５は、例えば、単相フルブリッジ型のＰＷＭ制御インバータであり、４個のスイッチング素子を備えている。インバータ回路２５は、制御回路２７から入力されるスイッチング駆動信号によってスイッチング素子をスイッチングさせることで、整流平滑回路２４から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する。インバータ回路２５は、出力端子２８（被溶接物Ｗに接続）の電位が出力端子２９（溶接ワイヤに接続）の電位より高い状態である正極性と、出力端子２８の電位が出力端子２９の電位より低い状態である逆極性とを交互に切り換える。なお、インバータ回路２５は直流電力を交流電力に変換するものであればよく、例えばハーフブリッジ型であってもよいし、その他の構成のインバータ回路であってもよい。インバータ回路２５が本発明の「インバータ回路」に相当する。

電流センサ２６は、溶接電源装置２の出力電流を検出するものであり、本実施形態では、インバータ回路２５の一方の出力端子と出力端子２８とを接続する接続線に配置されている。電流センサ２６は、検出した電流瞬時値に応じた電流値信号を制御回路２７に入力する。なお、電流センサ２６の構成は限定されず、接続線から出力電流を検出するものであればよい。なお、電流センサ２６の配置場所は限定されない。例えば、電流センサ２６は、インバータ回路２５の他方の出力端子と出力端子２９とを接続する接続線に配置されてもよい。また、電流センサ２６は、整流回路２４とインバータ回路２５との間に配置されてもよい。なお、この場合、電流センサ２６は出力電流の極性を検出できないが、制御回路２７は、インバータ回路２５の正極性と逆極性とを把握している。

制御回路２７は、溶接電源装置２を制御するための回路であり、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２７は、電流センサ２６から電流値信号を入力され、通信線３１を介して指令信号、電流指令値、および遅延情報を入力され、通信線３２を介して同期信号を入力される。そして、制御回路２７は、インバータ回路２２およびインバータ回路２５に、それぞれ駆動信号を出力する。

制御回路２７は、制御装置１から電力出力の開始を指示する指令信号を受信したときに、インバータ回路２２およびインバータ回路２５に、それぞれ駆動信号の出力を開始することで、電力の出力を開始させる。また、制御回路２７は、制御装置１から電力出力の停止を指示する指令信号を受信したときに、駆動信号の出力を停止することで、電力の出力を停止させる。

また、制御回路２７は、電流センサ２６から入力される電流値信号から電流実効値を算出する。そして、制御回路２７は、当該電流実効値と、制御装置１から入力される電流指令値とに基づいて、インバータ回路２２のスイッチング素子を制御するための出力制御駆動信号を生成して、インバータ回路２２に出力する。つまり、制御回路２７は、電流実効値が電流指令値に一致するように、フィードバック制御を行う。

また、制御回路２７は、電流センサ２６から入力される電流値信号と、内部で生成した波形指令信号とに基づいて、インバータ回路２５のスイッチング素子を制御するためのスイッチング駆動信号を生成して、インバータ回路２５に出力する。つまり、制御回路２７は、出力電流の波形が波形指令信号で指令する波形に一致するように、フィードバック制御を行う。本実施形態では、波形指令信号は、正弦波信号である。なお、制御回路２７は、出力電流の瞬時値を用いずに、波形指令信号のみに基づいて、スイッチング駆動信号を生成してもよい。

制御回路２７は、遅延部２７１を備えている。遅延部２７１は、制御装置１から入力される同期信号を、制御装置１から入力される遅延情報に応じて遅延させる。遅延部２７１が遅延させた同期信号は、波形指令信号の生成に用いられる。なお、本実施形態では、遅延情報として「０」が送信されるので、遅延部２７１は、同期信号を遅延させることなく、そのまま出力する。制御回路２７は、遅延部２７１で遅延された同期信号（本実施形態では受信した同期信号のまま）のタイミングで正負が切り替わるように、波形指令信号を生成する。

制御回路２７が波形指令信号に基づいてスイッチング駆動信号を生成して、インバータ回路２５に出力することで、インバータ回路２５は、波形指令信号に応じた正弦波状の交流電流を出力する。当該交流電流は、同期信号のタイミングで正負が切り替わる。

本実施形態では、溶接システムＡ１は、交流電力だけでなく直流電力も出力することができる交直両用の溶接システムである。溶接システムＡ１は、直流電力を出力する場合、制御装置１が、通信線３１を介して、溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに、直流電力を出力させるための直流出力指令信号を送信する。溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの制御回路２７は、直流出力指令信号を受信した場合には、インバータ回路２５に出力するスイッチング駆動信号を、所定のスイッチング素子をオン状態に固定して、その他のスイッチング素子をオフ状態に固定する信号とする。例えば、整流平滑回路２４の正極側の出力端子と出力端子２８とが接続され、整流平滑回路２４の負極側の出力端子と出力端子２９とが接続されたままの状態となるように、各スイッチング素子の状態が固定されると、出力端子２８を正極とし、出力端子２９を負極として、直流電力が出力される。

次に、本実施形態に係る溶接システムＡ１の作用および効果について説明する。

本実施形態によると、インバータ回路２５は、整流平滑回路２４から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する。制御回路２７は、インバータ回路２５に入力するスイッチング駆動信号を調整することで、インバータ回路２５が出力する交流電流を所望の波形にすることができる。制御装置１は、比較的高速な通信線３２を介して、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに同期信号を送信する。各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、受信した同期信号に応じてスイッチング駆動信号を調整することで、出力する交流電流の正負が切り替わるタイミングを他と正確に一致させることが可能である。

図２は、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが出力する交流電流の波形を示す波形図である。同図（ａ）は、制御装置１が同期信号Ｘを出力するタイミングを示している。同期信号Ｘは、通信線３２によって高速通信で送信されるので、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄでの同期信号Ｘの入力タイミングも同様である。同図（ｂ）は、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが出力する交流電流の波形を示している。同図（ｂ）に示す波形ａは溶接電源装置２ａが出力する交流電流の波形であり、波形ｂは溶接電源装置２ｂが出力する交流電流の波形であり、波形ｃは溶接電源装置２ｃが出力する交流電流の波形であり、波形ｄは溶接電源装置２ｄが出力する交流電流の波形である。同図（ｂ）に示すように、各波形ａ～ｄは、同期信号Ｘが出力されたタイミングで正負が切り替わっており、正負が切り替わるタイミングが一致している。これにより、出力される交流電流の正負が切り替わるタイミングがずれることによる循環電流の発生が防止できる。

また、本実施形態によると、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、同期信号を、遅延部２７１によって、遅延情報に応じて遅延させることも可能である。したがって、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、遅延部２７１で遅延された同期信号に応じて、出力する交流電流の正負が切り替わるタイミングを遅らせることができる。つまり、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、出力する交流電流の正負が切り替わるタイミングを自由にずらすことも可能である。

本実施形態によると、通信線３２での通信速度は、通信線３１での通信速度より速い。また、制御装置１は、同期信号を通信線３２を介して送信し、その他の信号を通信線３１を介して送信する。通信線３２は、同期信号だけを送信するので、通信線３２での通信速度はあまり遅くならない。したがって、制御装置１は、同期信号をその他の信号より高速で送信することができる。同期信号を送信するための通信線３２を、通信線３１とは別に設けたことで、制御装置１は、同期信号をほとんど遅延なく送信することができる。

なお、本実施形態においては、制御装置１が各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに、遅延情報として「０」を送信する場合について説明したが、これに限られない。制御装置１は、遅延情報として「０」以外の同じ値を、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに出力してもよい。この場合、各遅延部２７１は同期信号を同じだけ遅延させるので、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが出力する交流電流の正負が切り替わるタイミングは一致する。また、本実施形態では同期信号を遅延させないので、溶接電源装置２の制御回路２７は、遅延部２７１を備えなくてもよい。

また、本実施形態においては、出力電流の波形が正弦波である場合（図２（ｂ）参照）について説明したが、これに限られない。出力電流の波形は、例えば矩形波であってもよい。また、本実施形態においては、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが定電流制御を行う場合について説明したが、これに限られない。各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、定電圧制御を行ってもよい。

〔第２実施形態〕
図３は、第２実施形態に係る溶接システムＡ２を説明するための図であり、溶接システムＡ２の全体構成を示すブロック図である。同図において、第１実施形態に係る溶接システムＡ１（図１（ａ）参照）と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。また、溶接電源装置２の内部構成を示すブロック図は、第１実施形態（図１（ｂ）参照）と同様なので省略する。

溶接システムＡ２は、２台の台車４と各台車４に２個ずつ配置された合計４個の電極８とを備え、各電極８にそれぞれ異なる溶接電源装置２から電力が供給される点で、第１実施形態に係る溶接システムＡ１（図１参照）と異なる。

図３においては記載を省略しているが、溶接システムＡ２は、各台車４に２個ずつワイヤ送給装置５およびワイヤリール６を備えており、溶接システムＡ１と同様に、各台車４に１個ずつホッパ７を備えている。２台の台車４のうち、進行方向の前方に位置する台車４を台車４１とし、後方に位置する台車４を台車４２とする。台車４１には、２個の電極８が配置されている。２個の電極８のうち、進行方向の前方（図３において右側）に位置する電極８を電極８１とし、後方（図３において左側）に位置する電極８を電極８２とする。台車４２には、２個の電極８が配置されている。２個の電極８のうち、進行方向の前方に位置する電極８を電極８３とし、後方に位置する電極８を電極８４とする。電極８１～８４は、それぞれ異なるワイヤリール６（図示なし）から、それぞれ異なるワイヤ送給装置５（図示なし）によって送給された溶接ワイヤの先端部である。電極８１，８２は、台車４１に配置されたホッパ７（図示なし）から散布されたフラックスの中に配置されている。電極８３，８４は、台車４２に配置されたホッパ７（図示なし）から散布されたフラックスの中に配置されている。

溶接システムＡ２は、被溶接物Ｗの溶接線に沿って２台の台車４１，４２を移動させながら、電極８１～８４と被溶接物Ｗとの間にそれぞれアークを発生させて溶接を行う。電極８１～８４の先端位置は、進行方向に平行に一直線に並んでいる。各電極８１～８４は、それぞれ溶接線に沿って溶接を行う。本実施形態では、電極８１の先端位置と電極８２の先端位置との距離は距離Ｌ１であり、電極８１の先端位置と電極８３の先端位置との距離は距離Ｌ２であり、電極８１の先端位置と電極８４の先端位置との距離は距離Ｌ３である。なお、各電極８１～８４の配置位置、間隔、ならびに、傾く方向および角度などは限定されない。また、各電極８１～８４の先端位置は、一直線に並ばなくてもよい。

溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの一方の出力端子は互いに接続されて、被溶接物Ｗに接続されている。溶接電源装置２ａの他方の出力端子は電極８１に接続されており、溶接電源装置２ａは、電極８１に電力を供給する。溶接電源装置２ｂの他方の出力端子は電極８２に接続されており、溶接電源装置２ｂは、電極８２に電力を供給する。溶接電源装置２ｃの他方の出力端子は電極８３に接続されており、溶接電源装置２ｃは、電極８３に電力を供給する。溶接電源装置２ｄの他方の出力端子は電極８４に接続されており、溶接電源装置２ｄは、電極８４に電力を供給する。

本実施形態では、制御装置１が各溶接電源装置２ａに出力する遅延情報は「０」であり、各溶接電源装置２ｂ，２ｃ，２ｄに出力する遅延情報は、距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に応じて設定されている。各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの遅延部２７１（図１（ｂ）参照）は、制御装置１から入力される同期信号を、制御装置１から入力される遅延情報に応じて遅延させる。各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの制御回路２７（図１（ｂ）参照）は、遅延部２７１で遅延された同期信号のタイミングで正負が切り替わるように、波形指令信号を生成する。

本実施形態においても、インバータ回路２５は、整流平滑回路２４から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する。制御回路２７は、インバータ回路２５に入力するスイッチング駆動信号を調整することで、インバータ回路２５が出力する交流電流を所望の波形にすることができる。制御装置１は、比較的高速な通信線３２を介して、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに同期信号を送信する。また、制御装置１は、通信線３１を介して、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに、それぞれ遅延情報を送信する。各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、受信した同期信号を、遅延部２７１によって、受信した遅延情報に応じて遅延させる。そして、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、遅延部２７１で遅延された同期信号に応じて、出力する交流電流の正負が切り替わるタイミングを遅らせる。

図４は、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが出力する交流電流の波形を示す波形図である。同図（ａ）は、制御装置１が同期信号Ｘを出力するタイミングを示している。同期信号Ｘは、通信線３２によって高速通信で送信されるので、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄでの同期信号Ｘの入力タイミングも同様である。同図（ｂ）は、溶接電源装置２ｂの遅延部２７１で遅延された同期信号のタイミングを示している。当該タイミングは、距離Ｌ１に対応した位相θ１だけ、同期信号Ｘの入力タイミングから遅れている。同図（ｃ）は、溶接電源装置２ｃの遅延部２７１で遅延された同期信号のタイミングを示している。当該タイミングは、距離Ｌ２に対応した位相θ２だけ、同期信号Ｘの入力タイミングから遅れている。同図（ｄ）は、溶接電源装置２ｄの遅延部２７１で遅延された同期信号のタイミングを示している。当該タイミングは、距離Ｌ３に対応した位相θ３だけ、同期信号Ｘの入力タイミングから遅れている。

同図（ｅ）は、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが出力する交流電流の波形を示している。同図（ｅ）に示す波形ａは溶接電源装置２ａが出力する交流電流の波形であり、波形ｂは溶接電源装置２ｂが出力する交流電流の波形であり、波形ｃは溶接電源装置２ｃが出力する交流電流の波形であり、波形ｄは溶接電源装置２ｄが出力する交流電流の波形である。同図（ｅ）に示すように、波形ａは、同期信号Ｘが出力されたタイミングで正負が切り替わっている。また、波形ｂ，ｃ，ｄは、同期信号Ｘのタイミングから、それぞれ位相θ１，θ２，θ３だけ遅れたタイミングで正負が切り替わっている。これにより、出力される交流電流の正負が切り替わるタイミングが電極８の間隔に応じてずれるので、隣り合う電極８で発生するアーク同士が引き合うことを抑制できる。

また、遅延情報が同じ値（例えば「０」）である場合、同期信号は各遅延部２７１によって同じだけ遅延されるので、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、出力する交流電流の正負が切り替わるタイミングを他と正確に一致させることも可能である。

なお、上記第１および第２実施形態においては、制御装置１が各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに遅延情報を送信する場合について説明したが、これに限られない。各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄでの遅延が固定されている場合、各溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの制御回路２７は、それぞれ、固定の遅延情報をあらかじめ設定されていてもよい。

上記第１および第２実施形態においては、制御装置１が溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに各種信号を送信する場合について説明したが、これに限られない。図５の変形例に示すように、溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのいずれか（例えば溶接電源装置２ａ）が、制御装置１の制御機能を備えたマスタ装置となり、スレーブ装置である他の溶接電源装置（例えば溶接電源装置２ｂ，２ｃ，２ｄ）に各種信号を送信してもよい。つまり、溶接電源装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのうちの１台が、制御装置１を兼用してもよい。この場合、制御装置１を設ける必要がない。

本発明に係る溶接システムは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る溶接システムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ１，Ａ２：溶接システム、１：制御装置、２：溶接電源装置、２５：インバータ回路、２７１：遅延部、３１，３２：通信線

Claims (4)

1. サブマージアーク溶接を行うための溶接システムであって、
   各々がインバータ回路を有し、かつ、当該インバータ回路が生成する交流電力を出力する複数の溶接電源装置と、
   前記複数の溶接電源装置を制御する制御装置と、
   前記制御装置から前記複数の溶接電源装置に、それぞれの出力を指令するための指令値を送信する第１通信線と、
   前記第１通信線より高速通信を行い、前記制御装置から前記複数の溶接電源装置に、交流電流の正負の切り替えのタイミングを指示する同期信号を送信する第２通信線と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記第１通信線を介して、前記各溶接電源装置にそれぞれ、前記タイミングを遅延させる遅延情報を送信し、
   前記各溶接電源装置は、それぞれ、
   前記同期信号を前記遅延情報に応じて遅延させる遅延部を備えており、
   出力する交流電流の正負を、前記遅延部によって遅延された同期信号に応じて切り替える、
   溶接システム。
2. 前記各溶接電源装置の出力側は、互いに並列接続されており、
   前記各溶接電源装置に送信される遅延情報は同じである、
   請求項１に記載の溶接システム。
3. 前記制御装置は、前記第１通信線を介して、前記各溶接電源装置にそれぞれ、直流電力を出力させるための直流出力指令信号を送信し、
   前記各溶接電源装置は、前記直流出力指令信号を受信した場合に、前記インバータ回路のスイッチングを停止させて、直流電力を出力する、
   請求項１に記載の溶接システム。
4. 前記複数の溶接電源装置のうちの１台が、前記制御装置を兼用する、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の溶接システム。

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