JP7428522B2

JP7428522B2 - 溶接ワイヤの送給制御方法、溶接ワイヤの送給装置及び溶接システム

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Publication number: JP7428522B2
Application number: JP2020010042A
Authority: JP
Inventors: 英市佐藤
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2020-01-24
Filing date: 2020-01-24
Publication date: 2024-02-06
Anticipated expiration: 2040-01-24
Also published as: JP2021115593A; CN113172308B; CN113172308A

Description

本発明は、直流ブラシモータを用いて、溶接ワイヤを安定的に送給するための溶接ワイヤの送給制御方法、溶接ワイヤの送給装置及び溶接システムに関する。

直流ブラシモータ（以下、ＤＣブラシモータ、あるいは単にモータともいう）は、ステータ（以下、固定子ともいう）とロータからなり、ステータに永久磁石を、ロータにコイル、整流子、及びブラシを備える。ＤＣブラシモータは、シンプルな構造で、制御が容易、かつ汎用性が高いという長所があるため、ガスシールドアーク溶接に用いられる溶接ワイヤの送給に多用されている。しかしながら、ブラシと整流子が機械的に接触するという構造上、モータの稼働時間に略比例してブラシが摩耗するという問題点があり、溶接に悪影響を及ぼしていた。

このブラシ摩耗の問題を解決するために、特許文献１では、所定の周期内でＯＮ／ＯＦＦするパルス電圧を連続的に供給してモータを駆動する駆動方式において、過電流検出手段が予め定めた過電流を検出したときに、周期内でＯＮ状態にあるパルス電圧をＯＦＦ状態にすることにより、モータに流れる電流を、ブラシ、及び整流子の磨耗が少ない範囲で制御して、ＤＣモータの長寿命化を図り、これにより該モータを備える装置全体の低コスト化を図ったモータ制御方法が開示されている。

特開平８－２７５５７３号公報

一般的に、ブラシが摩耗した際の弊害として、摩耗が進行するほど、電気的接触が弱くなる高負荷状態が発生し易くなる。高負荷状態が頻繁に発生すると、回転に際し、より高いエネルギーが必要となる。その結果、回転開始時又は回転数変更時から指定の回転数へ移行するまでの応答時間の低下、すなわち応答時間が長くなる。また、電気的接触が都度変化することから、安定した回転を維持できない。特許文献１は、早期のブラシ摩耗を抑制してＤＣブラシモータの寿命を延命するものであるが、ブラシ摩耗後の課題である、設定回転数へ至るまでの応答時間の低下を抑制すること、及び安定した回転を維持することについて解決するものではない。

溶接ワイヤの送給において、ＤＣブラシモータの回転数の変化は溶接電流に係る重要な要素であるため、指定の回転数へ移行するための応答時間は、より短いことが求められる。また、安定した回転を維持できない場合、溶接作業性に大きく影響する。なお、ブラシの摩耗によって安定した回転を維持できないという問題は、回転による慣性が小さい低速回転で特に起こり易い。一方、ロボットを用いた自動溶接では、自動溶接の機能において低速で短時間のワイヤ送給を行うことがあり、ブラシの摩耗による指定回転数への応答時間に対する悪影響が顕著になる。このように、ブラシの摩耗に起因するこれらの問題は、溶接に対して大きな影響を及ぼす。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶接ワイヤの送給において、直流ブラシモータにおいてブラシの摩耗が生じたとしても、設定回転数へ至るまでの応答時間の低下を抑制し、かつ安定した回転を維持することができる溶接ワイヤの送給制御方法、溶接ワイヤの送給装置、及び溶接システムを提供することを目的とする。

したがって、本発明の上記目的は、溶接ワイヤの送給制御方法に係る下記（１）の構成により達成される。

（１）アーク溶接に用いられる溶接ワイヤを送給システムで送給する溶接ワイヤの送給制御方法であって、
前記送給システムは、
前記溶接ワイヤを送給するための直流ブラシモータと、
前記直流ブラシモータを駆動するモータ駆動部と、
前記モータ駆動部への入力信号である制御値を制御するための送給制御部と、
前記制御値の補正要否を判定、又は、前記制御値を補正する補正値を算出するための補正制御部と、
前記直流ブラシモータの状態を検出する送給速度検出部と、
前記直流ブラシモータに流れる電流を検出するモータ電流検出部と、
を備え、
前記補正制御部は、
前記送給速度検出部で検出された送給速度帰還信号と、前記モータ電流検出部で検出されたモータ電流信号に基づいて、前記制御値の補正の要否を判定する補正判定手段と、
前記補正判定手段が前記制御値の補正を要と判定した場合に、前記補正値を算出する補正値算出手段とを有し、
前記補正値が算出された場合には、前記補正値を前記送給制御部に入力して前記制御値を補正し、補正された前記制御値を前記モータ駆動部へ入力することを特徴とする溶接ワイヤの送給制御方法。
この構成によれば、溶接ワイヤを送給する直流ブラシモータにおいて、ブラシの摩耗が生じたとしても、設定回転速度へ至るまでの応答時間の低下を抑制し、かつ安定した回転を維持することができる。

また、溶接ワイヤの送給制御方法に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の（２）～（６）に関する。

（２）前記制御値はパルス信号であり、
前記送給制御部は、前記補正値にしたがって、前記パルス信号のＯＮ期間の幅、ＯＮ期間の高さ及び前記パルス信号の周波数のうち少なくとも一つを変調させる、（１）に記載の溶接ワイヤの送給制御方法。
この構成によれば、直流ブラシモータの回転速度を精度よく制御できる。

（３）前記補正判定手段は、
前記送給速度帰還信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下であるか否かを判定し、かつ、前記送給速度帰還信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下を満たす期間が、あらかじめ定めた期間を満たすか否かを判定する第一判定手段と、
前記モータ電流信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下であるか否か、かつ、前記モータ電流信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下を満たす期間が、あらかじめ定めた期間を満たすか否かを判定する第二判定手段を有し、
前記第一判定手段及び前記第二判定手段の判定条件を共に満たす場合にのみ、前記補正値算出手段が前記補正値を算出する、（１）又は（２）に記載の溶接ワイヤの送給制御方法。
この構成によれば、補正値を算出するための判定条件である信号値及びその期間を複数設けることで、補正値算出手段がより正確に補正値を算出することができる。

（４）前記補正制御部は、前記第一判定手段及び前記第二判定手段の判定条件を共に満たす場合にのみ、アラーム信号を発生させる、（３）に記載の溶接ワイヤの送給制御方法。
この構成によれば、ブラシの摩耗をアラーム信号により作業者に警告できる。

（５）前記送給速度帰還信号は、前記直流ブラシモータの回転数及びトルクのうち少なくとも一方を信号とする、（１）～（４）のいずれかに記載の溶接ワイヤの送給制御方法。
この構成によれば、直流ブラシモータの回転数及びトルクのいずれか一方の信号を検出することで溶接ワイヤの送給速度を制御できる。

（６）前記送給制御部は、前記送給速度帰還信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下であるか否かを判定する制御方式判定手段を有し、
前記送給速度帰還信号の信号値が、前記あらかじめ定めた信号値以下であると判定された場合、前記モータ駆動部は前記直流ブラシモータを位置決め制御方式で駆動し、
前記送給速度帰還信号の信号値が、前記あらかじめ定めた信号値を超えると判定された場合、前記モータ駆動部は前記直流ブラシモータを速度制御方式で駆動する、（１）～（５）のいずれかに記載の溶接ワイヤの送給制御方法。
この構成によれば、送給速度帰還信号に基づいて、直流ブラシモータを位置決め制御方式及び速度制御方式のいずれかに切り替えて駆動することができる。

また、本発明の上記目的は、溶接ワイヤの送給装置に係る下記（７）の構成により達成される。

（７）アーク溶接に用いられる溶接ワイヤを送給する溶接ワイヤの送給装置であって、
前記溶接ワイヤを送給するための直流ブラシモータと、
前記直流ブラシモータを駆動するモータ駆動部と、
前記モータ駆動部への入力信号である制御値を制御するための送給制御部と、
前記制御値の補正要否を判定、又は、前記制御値を補正する補正値を算出するための補正制御部と、
前記直流ブラシモータの状態を検出する送給速度検出部と、
前記直流ブラシモータに流れる電流を検出するモータ電流検出部と、
を備え、
前記補正制御部は、
前記送給速度検出部で検出された送給速度帰還信号と、前記モータ電流検出部で検出されたモータ電流信号に基づいて、前記制御値の補正の要否を判定する補正判定手段と、
前記補正判定手段が前記制御値の補正を要と判定した場合に、前記補正値を算出する補正値算出手段とを有し、
前記補正値が算出された場合には、前記補正値を前記送給制御部に入力して前記制御値を補正し、補正された前記制御値を前記モータ駆動部へ入力することを特徴とする溶接ワイヤの送給装置。
この構成によれば、溶接ワイヤを送給する直流ブラシモータにおいて、ブラシの摩耗が生じたとしても、設定回転速度へ至るまでの応答時間の低下を抑制し、かつ安定した回転を維持することができる。

さらに、本発明の上記目的は、溶接システムに係る下記（８）の構成により達成される。

（８）溶接ワイヤを送給しつつアーク溶接を行う溶接システムであって、
前記溶接ワイヤを送給するための直流ブラシモータと、
前記直流ブラシモータを駆動するモータ駆動部と、
前記モータ駆動部への入力信号である制御値を制御するための送給制御部と、
前記制御値の補正要否を判定、又は、前記制御値を補正する補正値を算出するための補正制御部と、
前記直流ブラシモータの状態を検出する送給速度検出部と、
前記直流ブラシモータに流れる電流を検出するモータ電流検出部と、
を備え、
前記補正制御部は、
前記送給速度検出部で検出された送給速度帰還信号と、前記モータ電流検出部で検出されたモータ電流信号に基づいて、前記制御値の補正の要否を判定する補正判定手段と、
前記補正判定手段が前記制御値の補正を要と判定した場合に、前記補正値を算出する補正値算出手段とを有し、
前記補正値が算出された場合には、前記補正値を前記送給制御部に入力して前記制御値を補正し、補正された前記制御値を前記モータ駆動部へ入力することを特徴とする溶接システム。
この構成によれば、溶接ワイヤを送給する直流ブラシモータにおいて、ブラシの摩耗が生じたとしても、設定回転速度へ至るまでの応答時間の低下を抑制し、かつ安定した回転を維持することができる。

本発明の溶接ワイヤの送給制御方法、溶接ワイヤの送給装置及び溶接システムによれば、溶接ワイヤを送給する直流ブラシモータのブラシ摩耗の状態を判定し、該判定結果にしたがって、モータ駆動部へ入力する制御値を補正することで、ブラシの摩耗が生じたとしても、設定回転速度へ至るまでの応答時間の低下を抑制し、かつ安定した回転を維持することができる。

図１は、本発明に係るアーク溶接システムの一構成例を示す概略図である。図２は、本発明に係る溶接ワイヤの送給システムの第１実施形態を示すブロック図である。図３の（ａ）は、送給速度帰還信号の大きさと時間との関係を示す一例のグラフであり、図３の（ｂ）は、モータ電流信号の大きさと時間との関係を示す一例のグラフであり、図３の（ｃ）は、図３の（ａ）及び図３の（ｂ）における補正値の出力タイミングを示すグラフである。図４の（ａ）は、送給速度帰還信号の大きさと時間との関係を示す他の例のグラフであり、図４の（ｂ）は、モータ電流信号の大きさと時間との関係を示す他の例のグラフであり、図４の（ｃ）は、図４の（ａ）及び図４の（ｂ）における補正値の出力タイミングを示すグラフである。図５は、本発明に係る溶接ワイヤの送給システムの第２実施形態を示すブロック図である。

以下、本発明に係る一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は溶接ロボットを用いた場合の一例であり、本実施形態の構成に限定されるものではない。

（第１実施形態）
＜アーク溶接システムの概要＞
図１は、本実施形態に係るアーク溶接システムの構成例を示す概略図である。アーク溶接システム５０は、溶接ロボット１００と、送給装置３００と、溶接電源４００と、シールドガス供給装置５００と、ロボット制御装置６００と、を備えている。

溶接電源４００は、プラスのパワーケーブル４１０を介して、消耗式電極である溶接ワイヤ２１１に接続され、マイナスのパワーケーブル４３０を介して、被溶接物であるワークＷ_Ｏと接続されている。この接続は、逆極性で溶接を行う場合であり、正極性で溶接を行う場合、溶接電源４００は、プラスのパワーケーブルを介してワークＷ_Ｏに接続され、マイナスのパワーケーブルを介して溶接ワイヤ２１１に接続される。

また、溶接電源４００と溶接ワイヤ２１１の送給装置３００のそれぞれが信号線によって接続され、溶接ワイヤ２１１の送り速度を、送給装置３００に内蔵する、後述の送給システム１０（図２参照）で制御することができる。

溶接ロボット１００は、エンドエフェクタとして、溶接トーチ２００を備えている。溶接トーチ２００は、溶接ワイヤ２１１に通電させる通電機構、すなわちコンタクトチップを有している。溶接ワイヤ２１１は、コンタクトチップからの通電により、先端からアークを発生し、その熱で溶接の対象であるワークＷ_Ｏを溶接する。

さらに、溶接トーチ２００は、シールドガスを噴出する機構となるシールドガスノズル２１０を備える。シールドガスは、炭酸ガス、アルゴンガス、又は例えばアルゴン＋ＣＯ_２といった混合ガスのいずれでもよい。シールドガスは、シールドガス供給装置５００から供給される。

ロボット制御装置６００は、溶接ロボット１００の動作を制御する。ロボット制御装置６００は、あらかじめ溶接ロボット１００の動作パターン等を定めた教示データを保持し、溶接ロボット１００に対してこれらを指示して溶接ロボット１００の動作を制御する。また、ロボット制御装置６００は、教示データに従い、溶接作業中の溶接電流、溶接電圧、送給速度等の溶接条件を溶接電源４００に与える。

溶接電源４００は、ロボット制御装置６００からの指令により、溶接ワイヤ２１１及びワークＷ_Ｏに電力を供給することで、溶接ワイヤ２１１とワークＷ_Ｏとの間にアークを発生させる。また、溶接電源４００は、図２を参照して、ロボット制御装置６００からの指令により、送給装置３００に内蔵する送給システム１０に対して、溶接ワイヤ２１１の送給を開始するための送給起動信号Ｆｓ、及び溶接ワイヤ２１１の送給速度を制御するための送給速度指令値Ｗｆｒを出力する。
なお、後述する送給システム１０に含まれる送給制御部ＥＡ、補正制御部ＢＣ、モータ駆動部ＤＲ、モータ電流検出部ＣＤ等の制御回路または検出回路は、送給装置３００に内蔵される場合に限定されず、独立して配設することもでき、さらにロボット制御装置６００や溶接電源４００などに内蔵されてもよい。

＜送給システムの機能構成＞
第１実施形態の送給システム１０は、図２に示すように、溶接ワイヤ２１１を送給するための直流ブラシモータＭと、モータ駆動部ＤＲと、送給速度検出部ＦＶＣと、モータ電流検出部ＣＤと、モータ過電流判定部ＯＣと、送給制御部ＥＡと、補正制御部ＢＣと、を備える。なお、本実施形態に係る送給システム１０は、モータ駆動部ＤＲが、直流ブラシモータＭを速度制御方式で駆動する場合の例である。

直流ブラシモータＭは、モータ駆動部ＤＲの指令に基づいて不図示のローラを回転させ、該ローラが挟持する溶接ワイヤ２１１を溶接トーチ２００に送給する。また、直流ブラシモータＭの回転軸には、ロータリーエンコーダＥが配設されて、直流ブラシモータＭの回転をモータ回転信号Ｅｐに変換して出力する。モータ駆動部ＤＲは、直流ブラシモータＭへ電力を供給して直流ブラシモータＭを回転駆動する。

送給速度検出部ＦＶＣは、ロータリーエンコーダＥで検出されたモータ回転信号Ｅｐを溶接ワイヤ２１１の送給速度帰還信号Ｗｆｂに変換する。なお、検出方法としては、直流ブラシモータＭの回転を検出するロータリーエンコーダＥを用いた方法に限定されない。例えば、モータの逆起電圧を用いる検出方法が挙げられる。これは、モータの電圧を入力とする別の回転検出回路を用いて検出する方法である。

また、モータ電流検出部ＣＤは、モータ駆動部ＤＲから直流ブラシモータＭに供給される電流をモータ電流信号Ｃｄとして検出する。モータ電流信号Ｃｄは、ブラシ摩耗が発生したときや、ブラシ及び整流子が酸化したときなど、抵抗値の上昇により低下するため、ブラシ摩耗や酸化の検出が可能となる。

モータ過電流判定部ＯＣは、モータ電流検出部ＣＤで検出されたモータ電流信号Ｃｄが所定の電流値より大きい場合、モータ過電流信号Ｏｃを送給制御部ＥＡに送出して直流ブラシモータＭの過負荷を防止する。

送給制御部ＥＡは、溶接電源４００から出力される送給起動信号Ｆｓ及び送給速度指令値Ｗｆｒ、送給速度検出部ＦＶＣから出力される送給速度帰還信号Ｗｆｂ、モータ電流検出部ＣＤから出力されるモータ電流信号Ｃｄ、モータ過電流判定部ＯＣから出力されるモータ過電流信号Ｏｃ、及び補正制御部ＢＣから出力される補正値Ｂｃが入力され、それぞれの信号に基づいてモータ駆動部ＤＲへの入力信号である制御値Ｅａを制御する。

制御値Ｅａは、例えばパルス信号であり、送給制御部ＥＡは、補正値Ｂｃにしたがって、パルス信号のＯＮ期間の幅、ＯＮ期間の高さ及びパルス信号の周波数のうち少なくとも一つを変調させて直流ブラシモータＭの回転を制御する。制御値Ｅａをパルス信号とすることで、回転制御の精度が向上する。

補正制御部ＢＣは、補正判定手段２０及び補正値算出手段３０を備える。補正判定手段２０は、送給速度帰還信号Ｗｆｂと、モータ電流信号Ｃｄに基づいて、制御値Ｅａの補正の要否を判定する。補正値算出手段３０は、補正判定手段２０において、制御値Ｅａの補正が必要と判定された場合、補正値Ｂｃを算出し、該補正値Ｂｃを送給制御部ＥＡに入力して制御値Ｅａを補正し、補正された制御値Ｅａをモータ駆動部ＤＲへ入力する。

なお、補正判定手段２０は、第一判定手段と第二判定手段とを備える。図３及び図４を参照しつつ、第一判定手段は、送給速度帰還信号Ｗｆｂの信号値ｒが、あらかじめ定めた信号値ｒ_ｔｈ以下であり、かつ、該信号値ｒが、あらかじめ定めた信号値ｒ_ｔｈ以下を満たす期間ＴＲ_ｔｈが、あらかじめ定めた期間ＴＲを満たすか否かを判定する。

また、第二判定手段は、モータ電流信号Ｃｄの信号値ｉが、あらかじめ定めた信号値ｉ_ｔｈ以下であり、かつ、該信号値ｉが、あらかじめ定めた信号値ｉ_ｔｈ以下を満たす期間ＴＩ_ｔｈが、あらかじめ定めた期間ＴＩを満たすか否かを判定する。

そして、第一判定手段及び第二判定手段の判定条件を共に満たす場合にのみ、補正値算出手段３０が補正値Ｂｃを算出して送給制御部ＥＡに出力する。また、補正判定手段２０は、第一判定手段及び第二判定手段の判定条件が共に満たされた場合、アラーム信号を発生し、ブラシの摩耗をアラームにより作業者に警告することもできる。

＜補正判定手段による判定例（１）＞
図３に示す判定例（１）は、直流ブラシモータＭの回転速度が長時間低速状態（停止状態も含む）で維持された場合の例である。具体的には、図３の（ａ）に示すように、送給速度帰還信号Ｗｆｂの信号値ｒが、あらかじめ定めた信号値ｒ_ｔｈ以下であり、かつ、あらかじめ定めた信号値ｒ_ｔｈ以下を満たす期間である、その期間ＴＲ_ｔｈが、あらかじめ定めた期間ＴＲより長い。したがって、第一判定手段は、時刻ｔ_ｒ１において、信号値ｒ及び期間ＴＲの両条件を満したと判定する。

また、同時に、図３の（ｂ）に示すように、モータ電流信号Ｃｄの信号値ｉが、あらかじめ定めた信号値ｉ_ｔｈ以下であり、かつ、あらかじめ定めた信号値ｉ_ｔｈ以下を満たす期間である、その期間ＴＩ_ｔｈが、あらかじめ定めた期間ＴＩより長くなっている。したがって、第二判定手段は、時刻ｔ_ｉ１において、信号値ｉ及び期間ＴＩの両条件を満したと判定する。

補正値算出手段３０は、第一判定手段及び第二判定手段の判定結果に基づいて、図３の（ｃ）に示すように、時刻ｔ_ｉ１において補正値Ｂｃを算出して送給制御部ＥＡに出力し、直流ブラシモータＭに印加する電圧を増大させ、より大きなモータ電流を直流ブラシモータＭに供給して回転速度を上げるように制御する。また、モータ電流信号Ｃｄの大きさからブラシ－整流子間の抵抗値を算出し、該抵抗値の変化からブラシ摩耗の程度を知ることもできる。

＜補正判定手段による判定例（２）＞
図４に示す判定例（２）は、直流ブラシモータＭの回転速度が不安定な場合の例である。具体的には、図４の（ａ）に示すように、直流ブラシモータＭの回転は、立ち上がり後の時刻ｔ_ｒ１において、送給速度帰還信号Ｗｆｂの信号値ｒが、あらかじめ定めた信号値ｒ_ｔｈを上回ったが、時刻ｔ_ｒ２～時刻ｔ_ｒ３の間は、信号値ｒ_ｔｈ以下となる場合である。ただし、その期間ＴＲ_ｔｈは、あらかじめ定めた期間ＴＲより短いため、第一判定手段の判定条件を満たしていない。その後、時刻ｔ_ｒ４において再び、送給速度帰還信号Ｗｆｂの信号値ｒが、あらかじめ定めた信号値ｒ_ｔｈ以下となり、時刻ｔ_ｒ５において時刻ｔ_ｒ４からの期間があらかじめ定めた期間ＴＲより長くなる場合である。この場合において、第一判定手段は、時刻ｔ_ｒ５において両条件を満したと判定する。

また、図４の（ｂ）に示すように、モータ電流信号Ｃｄの信号値ｉが安定せず、あらかじめ定めた信号値ｉ_ｔｈを境に上下しており、時刻ｔ_ｉ２～時刻ｔ_ｉ３の間であらかじめ定めた信号値ｉ_ｔｈ以下となったが、その期間ＴＩ_ｔｈは、あらかじめ定めた期間ＴＩより短いため、この時点では第二判定手段の判定条件を満たしていない。その後、モータ電流信号Ｃｄの信号値ｉは、あらかじめ定めた信号値ｉ_ｔｈを上回ったものの、その後、時刻ｔ_ｉ４において再び、モータ電流信号Ｃｄの信号値ｉが信号値ｉ_ｔｈ以下となり、時刻ｔ_ｉ５において時刻ｔ_ｉ４からの期間があらかじめ定めた期間ＴＩより長くなる場合である。この場合において、第二判定手段は、時刻ｔ_ｉ５において両条件を満したと判定する。

補正値算出手段３０は、第一判定手段及び第二判定手段の判定結果に基づいて、図４の（ｃ）に示すように、第一、及び第二判定手段の判定条件を共に満たす時刻ｔ_ｒ５において補正値Ｂｃを算出して送給制御部ＥＡに出力する。

送給制御部ＥＡは、補正値Ｂｃに基づいて制御値Ｅａを補正し、補正された制御値Ｅａをモータ駆動部ＤＲへ出力し、直流ブラシモータＭの回転速度を制御する。通常、補正制御部ＢＣは、直流ブラシモータＭが停止していたり、低速で回転している場合、より大きなモータ電流を直流ブラシモータＭに供給して回転速度を上げるように補正値Ｂｃを算出する。これにより、ブラシの摩耗が発生していても、停止状態又は低速回転状態から設定された回転速度に達するまでの応答時間の低下、すなわち応答遅れを抑制することができる。また、安定した回転を維持することが可能となる。なお、直流ブラシモータＭの回転速度を増加させるように制御する場合、直流ブラシモータＭの過回転を防止するため、制御値Ｅａが段階的に増加するように、補正値Ｂｃを時間と共に増大させるように制御することが好ましい。

以上、本実施形態の溶接ワイヤの送給制御方法、溶接ワイヤの送給装置及び溶接システムによれば、溶接ワイヤ２１１の送給において、直流ブラシモータＭのブラシの摩耗状態を判定し、該判定結果にしたがって、モータ駆動部ＤＲへ入力する制御値Ｅａを補正することで、ブラシの摩耗が生じたとしても、設定回転速度へ至るまでの応答時間の低下を抑制し、かつ安定した回転を維持することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る送給システムについて、図５を参照して説明する。図５は、本発明の第２実施形態である送給システムのブロック図である。

図５に示す送給システム１０は、基本的には、第１実施形態に係る送給システム１０と同じであり、送給制御部ＥＡ’に制御方式判定手段４０が付加されると共に、ロータリーエンコーダＥで検出されたモータ回転信号Ｅｐが、送給制御部ＥＡ’にも入力されている点で異なる。その他の部分については、第１実施形態に係る送給システム１０と同様であるため、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。

本実施形態の制御方式判定手段４０は、送給速度指令値Ｗｆｒが、あらかじめ定めた値Ｗｆｒ＿ｌｏｗ以下であるか否かを判定する。すなわち、送給速度指令値Ｗｆｒが、あらかじめ定めた値Ｗｆｒ＿ｌｏｗ以下であると判定された場合、送給制御部ＥＡ’は制御値Ｅａを位置決め制御方式で算出し、送給速度指令値Ｗｆｒが、あらかじめ定めた値Ｗｆｒ＿ｌｏｗを超えると判定された場合、送給制御部ＥＡ’は制御値Ｅａを速度制御方式で算出する。

制御方式判定手段４０が速度制御方式を選択した場合、第１実施形態に係る送給システム１０と同様に、送給速度検出部ＦＶＣから出力される送給速度帰還信号Ｗｆｂ、及びモータ電流検出部ＣＤから出力されるモータ電流信号Ｃｄに基づいて、補正制御部ＢＣが補正の要否を判定すると共に、必要に応じて補正値Ｂｃを算出して、該補正値Ｂｃを送給制御部ＥＡ’に入力して制御値Ｅａを補正する。補正された制御値Ｅａは、モータ駆動部ＤＲへ入力されて、モータ駆動部ＤＲが直流ブラシモータＭを駆動する。

一方、制御方式判定手段４０が位置決め制御方式を選択した場合、送給制御部ＥＡ’は、送給制御部ＥＡ’に入力されるロータリーエンコーダＥからのモータ回転信号Ｅｐに基づいて直流ブラシモータＭの回転数を算出して加算し、直流ブラシモータＭの累積回転数が、必要とされる溶接ワイヤ２１１の送給長さを送給可能な回転数となるように制御値Ｅａを算出する。補正された制御値Ｅａは、モータ駆動部ＤＲへ入力されて、モータ駆動部ＤＲが直流ブラシモータＭを駆動する。

直流ブラシモータＭの速度制御方式による駆動は、溶接中において溶接ワイヤ２１１の消耗量に応じて溶接ワイヤ２１１を送給する場合に効果的に使用可能である。また、直流ブラシモータＭの位置決め制御方式による駆動は、溶接開始に先立って溶接ワイヤ２１１を所定の長さ（例えば、数ミリメートル）だけ送給して溶接トーチ２００の先端から突き出す場合などに効果的に使用可能である。なお、速度制御方式及び位置決め制御方式のいずれの駆動方式においても、補正制御部ＢＣの補正判定手段２０及び補正値算出手段３０による補正制御を行う。

なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

１０送給システム
２０補正判定手段
３０補正値算出手段
４０制御方式判定手段
５０アーク溶接システム
１００溶接ロボット
２００溶接トーチ
２１１溶接ワイヤ
３００送給装置
４００溶接電源
５００シールドガス供給装置
６００ロボット制御装置
ＢＣ補正制御部
Ｂｃ補正値
ＣＤモータ電流検出部
Ｃｄモータ電流信号
ＤＲモータ駆動部
Ｅロータリーエンコーダ
ＥＡ、ＥＡ’ 送給制御部
Ｅａ制御値
Ｅｐモータ回転信号
Ｆｓ送給起動信号
ＦＶＣ送給速度検出部
Ｍ直流ブラシモータ
ＯＣモータ過電流判定部
Ｏｃモータ過電流信号
Ｗｆｂ送給速度帰還信号
Ｗｆｒ送給速度指令値
Ｗ_Ｏワーク
ｉモータ電流信号の信号値
ｉ_ｔｈあらかじめ定めた信号値
ｒ送給速度帰還信号の信号値
ｒ_ｔｈあらかじめ定めた信号値
ＴＩあらかじめ定めた期間
ＴＩ_ｔｈあらかじめ定めた信号値以下を満たす期間
ＴＲあらかじめ定めた期間
ＴＲ_ｔｈ送給速度帰還信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下を満たす期間

Claims

アーク溶接に用いられる溶接ワイヤを送給システムで送給する溶接ワイヤの送給制御方法であって、
前記送給システムは、
前記溶接ワイヤを送給するための直流ブラシモータと、
前記直流ブラシモータを駆動するモータ駆動部と、
前記モータ駆動部への入力信号である制御値を制御するための送給制御部と、
前記制御値の補正要否を判定、又は、前記制御値を補正する補正値を算出するための補正制御部と、
前記直流ブラシモータの状態を検出する送給速度検出部と、
前記直流ブラシモータに流れる電流を検出するモータ電流検出部と、
を備え、
前記補正制御部は、
前記送給速度検出部で検出された送給速度帰還信号と、前記モータ電流検出部で検出されたモータ電流信号に基づいて、前記制御値の補正の要否を判定する補正判定手段と、
前記補正判定手段が前記制御値の補正を要と判定した場合に、前記補正値を算出する補正値算出手段とを有し、
前記補正判定手段は、
前記送給速度帰還信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下であるか否かを判定し、かつ、前記送給速度帰還信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下を満たす期間が、あらかじめ定めた期間を満たすか否かを判定する第一判定手段と、
前記モータ電流信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下であるか否か、かつ、前記モータ電流信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下を満たす期間が、あらかじめ定めた期間を満たすか否かを判定する第二判定手段を有し、
前記第一判定手段及び前記第二判定手段の判定条件を共に満たす場合にのみ、前記補正値算出手段が前記補正値を算出し、
前記補正値が算出された場合には、前記補正値を前記送給制御部に入力して前記制御値を補正し、補正された前記制御値を前記モータ駆動部へ入力することを特徴とする溶接ワイヤの送給制御方法。
アーク溶接に用いられる溶接ワイヤを送給システムで送給する溶接ワイヤの送給制御方法であって、
前記送給システムは、
前記溶接ワイヤを送給するための直流ブラシモータと、
前記直流ブラシモータを駆動するモータ駆動部と、
前記モータ駆動部への入力信号である制御値を制御するための送給制御部と、
前記制御値の補正要否を判定、又は、前記制御値を補正する補正値を算出するための補正制御部と、
前記直流ブラシモータの状態を検出する送給速度検出部と、
前記直流ブラシモータに流れる電流を検出するモータ電流検出部と、
を備え、
前記補正制御部は、
前記送給速度検出部で検出された送給速度帰還信号と、前記モータ電流検出部で検出されたモータ電流信号に基づいて、前記制御値の補正の要否を判定する補正判定手段と、
前記補正判定手段が前記制御値の補正を要と判定した場合に、前記補正値を算出する補正値算出手段とを有し、
前記補正値が算出された場合には、前記補正値を前記送給制御部に入力して前記制御値を補正し、補正された前記制御値を前記モータ駆動部へ入力し、
前記送給制御部は、前記送給速度帰還信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下であるか否かを判定する制御方式判定手段を有し、
前記送給速度帰還信号の信号値が、前記あらかじめ定めた信号値以下であると判定された場合、前記モータ駆動部は前記直流ブラシモータを位置決め制御方式で駆動し、
前記送給速度帰還信号の信号値が、前記あらかじめ定めた信号値を超えると判定された場合、前記モータ駆動部は前記直流ブラシモータを速度制御方式で駆動することを特徴とする溶接ワイヤの送給制御方法。
前記制御値はパルス信号であり、
前記送給制御部は、前記補正値にしたがって、前記パルス信号のＯＮ期間の幅、ＯＮ期間の高さ及び前記パルス信号の周波数のうち少なくとも一つを変調させる、
請求項１又は２に記載の溶接ワイヤの送給制御方法。
前記補正制御部は、前記第一判定手段及び前記第二判定手段の判定条件を共に満たす場合にのみ、アラーム信号を発生させる、請求項１に記載の溶接ワイヤの送給制御方法。
前記送給速度帰還信号は、前記直流ブラシモータの回転数及びトルクのうち少なくとも一方を信号とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の溶接ワイヤの送給制御方法。
アーク溶接に用いられる溶接ワイヤを送給する溶接ワイヤの送給装置であって、
前記溶接ワイヤを送給するための直流ブラシモータと、
前記直流ブラシモータを駆動するモータ駆動部と、
前記モータ駆動部への入力信号である制御値を制御するための送給制御部と、
前記制御値の補正要否を判定、又は、前記制御値を補正する補正値を算出するための補正制御部と、
前記直流ブラシモータの状態を検出する送給速度検出部と、
前記直流ブラシモータに流れる電流を検出するモータ電流検出部と、
を備え、
前記補正制御部は、
前記送給速度検出部で検出された送給速度帰還信号と、前記モータ電流検出部で検出されたモータ電流信号に基づいて、前記制御値の補正の要否を判定する補正判定手段と、
前記補正判定手段が前記制御値の補正を要と判定した場合に、前記補正値を算出する補正値算出手段とを有し、
前記補正判定手段は、
前記送給速度帰還信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下であるか否かを判定し、かつ、前記送給速度帰還信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下を満たす期間が、あらかじめ定めた期間を満たすか否かを判定する第一判定手段と、
前記モータ電流信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下であるか否か、かつ、前記モータ電流信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下を満たす期間が、あらかじめ定めた期間を満たすか否かを判定する第二判定手段を有し、
前記第一判定手段及び前記第二判定手段の判定条件を共に満たす場合にのみ、前記補正値算出手段が前記補正値を算出し、
前記補正値が算出された場合には、前記補正値を前記送給制御部に入力して前記制御値を補正し、補正された前記制御値を前記モータ駆動部へ入力することを特徴とする溶接ワイヤの送給装置。
アーク溶接に用いられる溶接ワイヤを送給する溶接ワイヤの送給装置であって、
前記溶接ワイヤを送給するための直流ブラシモータと、
前記直流ブラシモータを駆動するモータ駆動部と、
前記モータ駆動部への入力信号である制御値を制御するための送給制御部と、
前記制御値の補正要否を判定、又は、前記制御値を補正する補正値を算出するための補正制御部と、
前記直流ブラシモータの状態を検出する送給速度検出部と、
前記直流ブラシモータに流れる電流を検出するモータ電流検出部と、
を備え、
前記補正制御部は、
前記送給速度検出部で検出された送給速度帰還信号と、前記モータ電流検出部で検出されたモータ電流信号に基づいて、前記制御値の補正の要否を判定する補正判定手段と、
前記補正判定手段が前記制御値の補正を要と判定した場合に、前記補正値を算出する補正値算出手段とを有し、
前記補正値が算出された場合には、前記補正値を前記送給制御部に入力して前記制御値を補正し、補正された前記制御値を前記モータ駆動部へ入力し、
前記送給制御部は、前記送給速度帰還信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下であるか否かを判定する制御方式判定手段を有し、
前記送給速度帰還信号の信号値が、前記あらかじめ定めた信号値以下であると判定された場合、前記モータ駆動部は前記直流ブラシモータを位置決め制御方式で駆動し、
前記送給速度帰還信号の信号値が、前記あらかじめ定めた信号値を超えると判定された場合、前記モータ駆動部は前記直流ブラシモータを速度制御方式で駆動することを特徴とする溶接ワイヤの送給装置。
溶接ワイヤを送給しつつアーク溶接を行う溶接システムであって、
前記溶接ワイヤを送給するための直流ブラシモータと、
前記直流ブラシモータを駆動するモータ駆動部と、
前記モータ駆動部への入力信号である制御値を制御するための送給制御部と、
前記制御値の補正要否を判定、又は、前記制御値を補正する補正値を算出するための補正制御部と、
前記直流ブラシモータの状態を検出する送給速度検出部と、
前記直流ブラシモータに流れる電流を検出するモータ電流検出部と、
を備え、
前記補正制御部は、
前記送給速度検出部で検出された送給速度帰還信号と、前記モータ電流検出部で検出されたモータ電流信号に基づいて、前記制御値の補正の要否を判定する補正判定手段と、
前記補正判定手段が前記制御値の補正を要と判定した場合に、前記補正値を算出する補正値算出手段とを有し、
前記補正判定手段は、
前記送給速度帰還信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下であるか否かを判定し、かつ、前記送給速度帰還信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下を満たす期間が、あらかじめ定めた期間を満たすか否かを判定する第一判定手段と、
前記モータ電流信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下であるか否か、かつ、前記モータ電流信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下を満たす期間が、あらかじめ定めた期間を満たすか否かを判定する第二判定手段を有し、
前記第一判定手段及び前記第二判定手段の判定条件を共に満たす場合にのみ、前記補正値算出手段が前記補正値を算出し、
前記補正値が算出された場合には、前記補正値を前記送給制御部に入力して前記制御値を補正し、補正された前記制御値を前記モータ駆動部へ入力することを特徴とする溶接システム。
溶接ワイヤを送給しつつアーク溶接を行う溶接システムであって、
前記溶接ワイヤを送給するための直流ブラシモータと、
前記直流ブラシモータを駆動するモータ駆動部と、
前記モータ駆動部への入力信号である制御値を制御するための送給制御部と、
前記制御値の補正要否を判定、又は、前記制御値を補正する補正値を算出するための補正制御部と、
前記直流ブラシモータの状態を検出する送給速度検出部と、
前記直流ブラシモータに流れる電流を検出するモータ電流検出部と、
を備え、
前記補正制御部は、
前記送給速度検出部で検出された送給速度帰還信号と、前記モータ電流検出部で検出されたモータ電流信号に基づいて、前記制御値の補正の要否を判定する補正判定手段と、
前記補正判定手段が前記制御値の補正を要と判定した場合に、前記補正値を算出する補正値算出手段とを有し、
前記補正値が算出された場合には、前記補正値を前記送給制御部に入力して前記制御値を補正し、補正された前記制御値を前記モータ駆動部へ入力し、
前記送給制御部は、前記送給速度帰還信号の信号値が、あらかじめ定めた信号値以下であるか否かを判定する制御方式判定手段を有し、
前記送給速度帰還信号の信号値が、前記あらかじめ定めた信号値以下であると判定された場合、前記モータ駆動部は前記直流ブラシモータを位置決め制御方式で駆動し、
前記送給速度帰還信号の信号値が、前記あらかじめ定めた信号値を超えると判定された場合、前記モータ駆動部は前記直流ブラシモータを速度制御方式で駆動することを特徴とする溶接システム。