JPH01154874A - アーク溶接における溶接ワイヤの送給制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、溶接ワイヤを使用した直流アーク溶接におけ
る溶接ワイヤの送給制御方法およびその装置に関する。

［背景技術］ 溶接ワイヤを用いたＭＩＧ溶接などにおいては、従来、
溶接開始時や溶接中にアーク発生の不良等の原因で溶接
ワイヤに過度な負荷が加わった場合、溶接ワイヤの座屈
やバーンバック等の現象によりスムーズな溶接が行われ
ないという問題がある。

この問題を解決するため、溶接ワイヤに設定以上の負荷
が加わった場合には、Ｒ械的に溶接ワイヤの送給を停止
するような’４’ｌｌが使用されている。

第１２図はこの装置の説明図である。図に於て、＋０１
は溶接ワイヤ、１０２は溶接ワイヤを送給するための送
給ロール、１０４は送給ロール１０２を駆動するための
送給モータ、１０３は一定以上の負荷が送給ロール１０
２に加わった場合にスリップさせることにより送給モー
タ１０４の駆動力の伝達を阻止するためのクラッチであ
る。

図に示すような装置を用いてアーク溶接を行った場合に
は、溶接開始時やアーク溶接中に、母材及び溶接ワイヤ
等の状態によって送給ロール１０２に設定以上の負荷が
加わると、クラッチ１０３がスリップする事によって溶
接ワイヤの駆動が停止するので、溶接ワイヤには大きな
力が加わらず、従って座屈を防止することが出来る。し
かし、このような装置の場合、座屈は防止できるが、溶
接ワイヤが停止した状態でも、溶接電圧は印加されてい
るため、バーンバンク現象が発生することが多く、しか
もクラッチ１０３が機械式のためスリップトルクの設定
及び再現性が悪く、トルク変動を生じ易いという欠点が
あった。

［発明の目的］ 本発明は、上記問題点を解決するため！：ｆ：Ｅされる
もので、溶接ワイヤとしてアルミなどの柔軟で細い素材
を使用した場合にも、座屈やバーンハックを生じること
なくスムーズな溶接を行うことの出来る方法及び’ＡＥ
を提供することを目的としている。

［発明の開示コ 上記目的を達成するため提案される本発明方法は、溶接
ワイヤを送給する直流モータの逆起電圧を予め設定され
た速度設定信号と比較しながら、その誤差分に応じて直
流モータに供給する電機子電流をスイッチング制御して
溶接ワイヤを設定速度で送給するようにした溶接ワイヤ
の送給制御方法において、溶接の開始後、溶接ワイヤが
母材に接触するまでの期間は、上記速度設定信号を起動
速度レベルに設定して、溶接ワイヤをその速度レベルで
送給する一方、溶接ワイヤが母材に接触し、溶接ワイヤ
と母材との間にアークが発生した後は、上記速度設定信
号を上記起動速度レベルより速い）８接速度レベルに切
り換え、このようにして溶接′　ワイヤの送給が溶接速
度レベルで行われているときに上記モータの逆起電圧が
溶接速度レベルの一定割合より低下したときには、溶接
ワイヤの送給を直ちに停止させるとともに溶接電源を遮
断することを特徴とする。

また、同時に提案される本発明装置は、上記の本発明方
法を効果的に実施するもので、次の構成より成る。

すなわち、 溶接ワイヤを送給する直流モータと、 直流モータへの電源供給が遮断された期間において直流
モータに生起する逆起電圧をサンプルアンドホールドし
たサンプリング信号を予め設定された速度設定信号と比
較し、その誤差に応じたデューティパルスを出力する速
度エラーアンプと、溶接ワイヤの母材への接触を溶接電
流によって検出して溶接電流検出信号を出力する溶接電
流検出回路、溶接ワイヤと母材との間に発生するアーク
放電を検出してアーク中信号を出力する短絡／アーク検
出回路及びこれら溶接電流検出信号とアーク中信号の論
理積を得る論理積回路を組み合わせて成るアーク発生検
出回路と、 上記速度エラーアンプからのデユーティパルスを受け、
そのパルスの出力されている間、上記直流モータに供給
する電機子電流が負荷に応じたトルクを出力するように
スイッチング制御されるトルクコントロールアンプと、 上記直流モータの最大出力トルクを設定するトルク設定
器と、 溶接開始信号を受けた後、溶接電流検出回路を受けるま
での期間は起動速度レベルの速度設定信号を出力する一
方、アーク発生検出信号を受けた後は溶接レベルの速度
設定信号を出力する速度設定信号発生回路と、 この速度設定信号発生回路から出力される速度設定信号
と上記直流モータの逆起電圧に応したサンプリング信号
とを比較するレベル判別回路と、このレベル判別回路に
よって上記サンプリング信号が上記速度設定信号よりも
一定割合だけ低いレベルになったと判断されたときに、
過負荷異常信号を出力する論理回路を含み、上記過負荷
異常信号によって上記直流モータによる溶接ワイヤの送
給を停止させると同時に、上記溶接ワイヤに供給する溶
接電圧を遮断する溶接シーケンス禁止回路とを備えたこ
とを特徴としている。

［実施例コ 以下に添付図を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明装置の要部構成を示したブロック図で
あり、第２図はその各部の動作を示すタイミングチャー
トである。

図に見るように本発明装面は、送給ロール９を回転させ
て溶接ワイヤＩＯを送給する直流モータ１と、この直流
モータ１への電源供給の遮断さ牲た期間において、直流
モータ１に生起する逆起電圧と、予め設定された速度設
定信号とを比較し、その誤差分に応じたデユーティパル
スを出力する速度エラーアンプ２と、速度エラーアンプ
２からのデユーティパルスを受けてスイッチング素子（
第１図では不図示）をＯＮ、　ＯＦＦさせて直流モータ
１に供給する電機子電流を制御するトルクコントロール
アンプ３と、このトルクコントロールアンプ３により直
流モータ１に供給される電機子電流の平均値を規定して
、デユーティパルスが最大デユーティにあるときの直流
モータ１の最大出力トルクを設定するトルク設定器７と
、溶接ワイヤ１０の母材１１への接触を溶接電流によっ
て検出する？容接電流検出回路８１．溶接ワイヤ１０と
母材１１との間に発生するアーク放電を検出する短絡／
アーク検出回路８２及びこれら両者の信号を受けてアー
ク発生検出信号を出力する論理積回路８３を組み合わせ
て成るアーク発生検出回路８と、溶接開始信号を受けた
後、上記溶接電流検出回路８１からの溶接電流検出信号
を受けるまでの期間は起動速度レベルの速度設定信号を
出力する一方、上記短絡／アーク検出回路８２よりアー
ク発生検出信号を受けた後は、上記起動速度レベルより
も速度を速くする溶接速度レベルの速度設定信号を出力
する速度設定信号発生回路６と、上記直流モータ１の逆
起電圧をサンプルアンドホールドにより取り出すように
したサンプルアンドホールド回路４と、このサンプルア
ンドホールド回路４より出力されるモータ逆起電圧のサ
ンプリング信号（モータ回転速度に比例している）と上
記速度設定信号とを比較し、上記サンプリング信号が速
度設定信号よりも一定の割合だけ低くなったと判断され
たときに、過負荷異常信号を出力することにより、上記
直流モータ１による溶接ワイヤ１０の送給を停止すると
同時に、上記溶接ワイヤ１０に供給する溶接電圧を遮断
する溶接シーケンここで、溶接シーケンス禁止回路５は
、速度設定信号がステップ状に変化するような溶接ワイ
ヤの送給加速時などに動作しないようにするため、所定
の加速時間を経過した後で、モータ逆起電圧が速度設定
信号レベルの一定割合より低下したときに、溶接電源を
遮断し、同時に溶接ワイヤの送給を停止できるようにし
ており、このためモータ逆起電圧と速度設定信号とを比
較するレベル判別回路５１、このレベル判別回路５１の
判別出力に応じて必要な論理動作を成す論理回路５２を
組み合わせて構成されている。

次いで、本発明の基本的動作を第２図のタイムチャート
を参照して説明する。

図において溶接装置を起動する起動信号が加えられると
（第２図（ａ）参照）、速度設定信号発生回路６より起
動速度レベル信号ＶＬ（第２０（ｂ）参照）が速度エラ
ーアンプ２へ加わり、これによって直流モータ１は送給
ロール９を低速で駆動する。その結果、溶接ワイヤ１０
は母材１１に向かって低速で送給される（第２図（Ｃ）
参照）。溶接ワイヤ１０が母材１１に達すると溶接電流
検出回路８１によって溶接電流検出信号が出力される（
第２図Ｃｒ）参照）。次いで、溶接ワイヤの先端がジュ
ール熱により融けてアーク放電が発生すると、短絡／ア
ーク検出回路８２によりアーク中信号が出力され、これ
ら溶接電流検出信号とアーク中信号の論理積からアーク
発生検出信号が出力される（第２図（ｅ）参照）。速度
設定信号発生回路６はこのアーク発生検出信号を受けて
、通常の溶接速度レベル（３号Ｖｌ＋を速度エラーアン
プ２へ出力する（第２図（ｂ）参照）。

そして、この結果、溶接ワイヤ１０は溶接速度レベルで
送給され溶接が行われることになる。

一方、トルク設定器７は、トルクコントロールアンプ３
ヘトルク設定信号を送り、速度エラーアンプ２からデユ
ーティパルスが出力されている間、直流モータ１の電機
子電流を設定値にスイッチング制御する。

ところで、本発明では上記のような溶接作業を行う場合
になんらかの原因で溶接ワイヤ１０の負荷が増加すると
、直流モータ１の回転速度が低下するので、サンプルア
ンドホールド回路４のサンプリング信号が速度設定信号
より一定の割合だけ低下すると、レベル判別回路５１に
より過負荷であると検出されて（第２図（ｄ）参照）溶
接シーケンス停止信号が溶接シーケンス禁止回路５より
出力され（第２図（ｉ）参照）、直流モータｌの電源が
遮断されると同時に溶接電圧も遮断される。

従って溶接ワイヤの座屈やバーンバックが未然に防止で
きることになる。

また、速度設定信号がＶＬ、ＶＨに立ち上がった時点で
は、直流モータ１に質量による立ち上がりの遅れがある
ため、応答は遅れ、直流モータ１の回転数が上昇して設
定速度になるまでは、レベル判別回路５１により過負荷
である場合と間柱にレベル判別回路が出力されることに
なる（第２図（ｂ）、（Ｃ）、　　（ｄ）参照）。そこ
で、このような事態になって溶接シーケンス禁止回路５
より溶接シーケンス停止信号が出力されるのを防くため
、本発明では起動信号及びアーク発生検出信号の立ち上
がり時に同期して、各々起動消去信号及びアーク立ち上
がり消去信号（第２図（ｇ）、　　（ｈ）参照）を論理
回路５２において所定時間ＴＩ、Ｔ２だけ発生させ、こ
れらの信号とレベル判別信号との論理積をとることによ
り、起動時及びアーク発生時の過負荷異常信号の出力を
阻止する構成としている。

第３図は、本発明を更に具体的に示した回路図であり、
第４図はその各部の動作を示すタイミングチャートであ
る。また第５図は速度エラーアンプ及びトルクコントロ
ールアンプの詳細な回路図、第６図はその各部の動作を
示すタイミングチャートである。

第３図に示した実施例では、速度エラーアンプ２を低周
波Ｐ　ＷＭｒｇＪ路で、トルクコントロールアンプ３を
高周波ＰＷＭ回路で構成している。

図に於て、１は直流電源１４からの電源供給を受けて駆
動する直流モータ、２は速度エラーアンプであり、直流
モータ１の逆起電圧と速度設定信号との誤差に応じたデ
ユーティパルスを出力する。

トルクコントロールアンプ３は、このデユーティパルス
を駆動信号として受取り、後述するようにトルク設定器
７によって規定されるトルク設定信号に応じた電機子電
流を充たすようにスイッチング素子１３のＯＮ時間のデ
ユーティを制御する構成としている。

４は低周波ＰＷＭ回路２のデユーティパルスの休止時間
に直流モータＩに生起する逆起電圧を取り出すサンプル
アンドホールド回路、５は速度設定信号と上記サンプリ
ング信号の大小を判別するレベル判別回路５１および溶
接シーケンスを停止する論理回路５２を含んだ溶接シー
ケンス禁止回路でレベル判別回路５１ではサンプリング
信号と、抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧された速度設定信号とを
入力し、比較する構成としている。６は溶接ワイヤの送
給速度を規定する速度設定信号を発生する速度設定信号
発生回路、７は上記したトルク設定信号をトルクコント
ロールアンプ３に送るトルク設定器で、溶接ワイヤの加
速時の最大出力トルクを設定する加速トルク設定器７ａ
と、溶接ワイヤの溶接時の最大出力トルクを設定する送
給トルク設定器を組み合わせて構成されている。７１は
溶接ワイヤの送給シーケンスに応してトルクコントロー
ルアンプ３に接続するトルク設定器７ａ、７ｂを切り換
える切換回路である９８は溶接ワイヤＩＯが母材１１に
接触し溶接電流が流れたことを検出する溶接電流検出回
路８１．溶接ワイヤ１０が短絡中かあるいはアーク中か
を検出する短絡／アーク検出回路８２及びこれらの信号
の論理積を取り保持する保持回路から成るアーク発生検
出回路、１２は過負荷の状態を点灯表示する表示器、１
４は直流モータ１に供給される電源を示している。

ここで、第５図を参照して、速度エラーアンプ２及びト
ルクコントロールアンプ３の動作を説明すると、直流モ
ータ１の逆起電圧はサンプルアンドホールド回路４でサ
ンプリングされて誤差増幅器２ａの非反転入力端子に加
えられ、一方速度設定信号が反転入力端子に加えられる
ことにより、モータ逆起電圧（モータ回転速度）に応じ
たサンプリング信号が速度設定信号よりも大きければ誤
差増幅器２ａの出力は上昇し、逆に低ければ出力は低下
する。一方、コンパレータ２ｂの非反転入力端子Ｃには
基準信号として低周波の鋸波が加えられているので、コ
ンパレータ２ｂの出力は誤差増幅器２ａからの出力が高
ければパルス幅の狭い１人工余白（１９貞＋＝ｉｔりｒ デユーティパルスが得られ、逆に誤差増幅器２ａからの
信号が低ければパルス幅の広いデユーティパルスが得ら
れることになり、これらの結果、速度設定信号とモータ
逆起電圧が常に等しくなるように帰還制御が行われる。

このデユーティパルスは論理積回路２ｃのＥ端子に加わ
る送給指令信号と論理積が取られ、次段のトルクコント
ロールアンプ３を能動状態にする。トルクコントロール
アンプ３では、スイッチング素子１３をＯＮ、　ＯＦＦ
して電源１４から直流モータｌへ電機子電流が供給され
る。この直流モータ１の電流は抵抗Ｒにより検出される
が、検出点Ｆがグランドレベルよりも低いため反転増幅
器３ｃを通じて誤差増幅器３ａの非反転入力端子に加え
られる。誤差増幅器３ａとコンパレータ３ｂの回路は上
記速度エラーアンプ２と同一構成であり、この場合はコ
ンパレータ３ｂの非反転入力端子りには基準信号である
高周波の濡洩が加えられている。また、誤差増幅器３ａ
の反転入力端子にはトルク設定器７の信号が加えられ、
直流モータ１へ流れる電機子電流（平均電流）が常に一
定になるようにしてトルク制御を行っている（以上、第
６図（ａ）〜（ｅ）参照）。

本発明では、このような速度エラーアンプ２、トルクコ
ントロールアンプ３により直流モータ１に加わる負荷を
考慮し、回転速度を一定に制御して溶接ワイヤの送給が
なされるが、直流モータ１の負荷トルクがトルク設定器
７によって設定された電機子電流に低周波ＰＷＭのＭＡ
Ｘデユーティ−を乗じた値を越えた場合には、次のよう
な動作で溶接ワイヤの送給を停止し、同時に電源が遮断
される。

以下では、第３図に示した回路の動作を第４図とともに
説明する。

上記の構成の装置を使用して溶接を開始する場合、トル
ク設定器７の設定は、装置の電源を投入し、インチング
操作により、正常な溶接時における最大負荷が加わるよ
うにトーチケーブルの曲がり具合いに応じた値に予め設
定しておく。すなわち、インチングスイッチＳＷＩを操
作して溶接ワイヤを送給し、過負荷表示ランプ１２の点
灯状態を見ながら、過負荷表示ランプ１２が点灯から消
灯になるぎりぎりの程度に送給トルク設定器７ｂのボリ
ュームを設定する。また、加速トルク設定器７ａのボリ
ュームはアークスタート時のアーク長の変動なども考慮
した最適値に設定しておく。

なお本回路は、インチングにて溶接ワイヤを送給中に過
負荷が発生した場合は、過負荷表示ランプ１２の点灯の
みで送給指令信号は解除しないようになっている。また
、送給トルク設定器７ｂを設定する場合は、ワイヤが座
屈するトルクが予め判っている場合は、座屈するトルク
より少し低いレベルに設定しても良い。

以上のｔ！”−（ＩＮが完了すれば、トーチスイッチＴ
ＳＷを操作する。かくして、ン８接シーケンスがスター
トすると（第４図（ａ）参照）、送給指令信号及び速度
設定信号（第４図（ｂ）参照）が入力される。しかし、
この時点では直流モーフ１は応答が遅れ回転を開始した
ばかりのためにモータ逆起電圧は徐々に立ち上がって行
くので（第４図（Ｃ）参照）、直流モータ１のモータ逆
起電圧がＶＬ’（起動速度レベルＶＬの約７０〜８０％
）を越えるまではコンパレータ５ａの出力はｒＨＪレベ
ルになる。これによってフリップフロップ５７がセット
状態になってン容接ソーケンスを停止しないようにする
ため、溶接シーケンス開始と同時に単安定マルチパイブ
レーク５ｇによって一定時間その出力ＱをｒＨＪレベル
にし、ＡＮＤゲート５ｃに「Ｈ」レベルの起動消去信号
を加えてＡＮＤゲート５Ｃの出力をｒＬＪレベルに保持
しＡＮＤゲート５ｂの信号通過を阻止している（第４図
Ｃｇ）参照）。この場合起動消去信号が出力されるべき
時間は、直流モータ１のモータ逆起電圧がＶＬ”（起動
速度レベルＶＬの約７０〜８０％）を越えるまでに要す
る時間以上になるように設定される。また、この時点で
は溶接電流検出信号及びアーク中信号のいずれも検出さ
れていないので、アーク発生検出回路８の出力はＬレベ
ルであり、このためＡＮＤゲート７１ａの出力ＡはｒＬ
Ｊレベル、ＮＯＴゲー）　７　］、　ｂの出力ＢはｒＨ
Ｊレヘレベなり送給トルク設定器７ｂによるトルク設定
信号がトルクコントロールアンプ３に加えられ、この信
号に応じた電機子電流によって直流モータ１カ４区動さ
れ溶接ワイヤは一定速度で）立接母材に向けて送給され
て行く。

次いで５溶接ワイヤが溶接母材に接触すると同時に溶接
電流検出信号（第４図（ｆ）参照）により速度設定信号
をゼロレベルにするので溶接ワイヤは慣性を伴って停止
状態に向かう。すなわち、この例では、第１図の実施例
とは異なり、アーク放電が開始するまで溶接ワイヤの送
給を停止あるいは徐々に速度をダウンして行く方法をと
っているために座屈を防止することが一層効果的となる
。

次いで、溶接ワイヤと母材の間にアーク放電が生ずると
、アーク発生検出信号（第４図（ｅ）参照）がｒＨＪレ
ベルに、同時に速度設定信号（第４図（ｂ）参照）は溶
接速度レベルＶｌ＋となるが、この時点でも直流モータ
１は回転を開始したばかりのためモータ逆起電圧は徐々
に立ち上がって行くので、モータ逆起電圧がＶＨ’（？
Ｖ接速度レしルＶＨの約７０〜８０％）を越えるまでは
コンパレーク５１の出力はｒＨＪレヘレベなる。

そこで、起動時と同様にフリップフロップ５ｄがセント
状態になって溶接シーケンスを停止しないようにするた
め、アーク発生と同時に単安定マルチバイブレータ５ｆ
によって一定時間その出力ＱをｒＨＪレベルにすること
によりＡＮＤゲート５ＣからｒＬＪレベルのアーク立ち
上がり消去信号（第４図（ｈ）参照）をＡＮＤゲート５
Ｃへ加えて、その出力をｒＬＪレベルに保持しＡＮＤゲ
−）５ｂの信号の通過を阻止している。この場合、アー
ク立ち上がり消去信号がｒＬＪレヘレベあるべき時間は
、直流モータ１のモータ逆起電圧が■Ｈ’（？９接速度
レベルＶＨの約７０〜８０％）を越えるまでに要する時
間以上になるように設定される。

また、この場合、アーク発生と同時にフリップフロップ
８３ａのＱ出力とコンパレーク５１の出力が共にｒＨＪ
レベルとなるのでＡＮＤゲート７１ａの出力ＡがｒＨＪ
レベル、ＮＯＴゲート７１ｂの出力Ｂが「Ｌ」レベルと
なり、加速トルク設定１ｔ７ａによる設定レベルの電機
子電流によりトルクコントロールアンプ３が動作し、直
流モータ１は回転速度を上昇する。そして、直流モータ
ｌの速度が上昇してＶ［ド　（？８接速度レベルＶｌｌ
の約７０〜８０％）に達するとコンパレーク５１の出力
は「Ｌ」レベルとなって、ＡＮＤゲート７１ａの出力Ａ
はｒＬＪレヘレベＮＯＴゲート７１ｂの出力Ｂはｒ　Ｈ
Ｊレベルとなり送給トルク設定器７ｂによる設定レベル
のＴｌ１ａ子電流でトルクコントロールアンプ３が動作
し、直流モータ１は溶接速度レベルを維持して溶接ワイ
ヤを送給する。

このような状態で溶接が進行しているときに、何らかの
原因により溶接ワイヤに加わる負荷が上昇すると、直流
モータ１のモータ逆起電圧が低下しＶｌｌ′（溶接速度
レベルＶＨの約７０〜８０％）以下になるとコンパレー
タ５１のレベル判別信号は「ＨＪレレベとなりＡＮＤゲ
ート５ｂの出力は「Ｈ」レベルとなってフリップフロッ
プ５ｄはセント状態になりＱ出力（？′８接シーケンス
停止信号）がｒＬＪレベルとなる。この結果、過負荷表
示ランプ１２が点灯し、溶接シーケンスが停止されるた
め、送給指令がｒＬＪレヘレベなると同時にモータ速度
指令信号も同時にゼロレベルとなり、溶接電圧も遮断さ
れて、溶接ワイヤの座屈やバーンバックを防ぐことが可
能となる。

第７図（ａ）〜（Ｃ）は、本発明の動作特性図である。

第７図（ａ）は、速度設定信号とモータの送給速度との
関係を示した図である。

第７図（ｂ）において、Ｂ点で示されるように溶接ワイ
ヤの送給速度が高い場合、出力トルクも大きければ低周
波ＰＷＭ、高周波ＰＷＭの双方のデユーティ−が増大し
て直流モータの平均の７！：、機子電流は大となる。ま
た、０点で示されるように溶接ワイヤの送給速度が低く
、出力トルクも小さい場合は低周波ＰＷＭ、高周波ＰＷ
Ｍの双方のデユーティ−は減少して直流モータの平均電
機子電流は小となる。また、Ａ、　　Ｄ点で示されるよ
うな溶接ワイヤの送給速度が高く出力トルクが低い場合
や出力トルクが高く送給速度が低い場合等は必要な平均
電機子電流が得られるように低周波ｐｗＭ５よび高周波
ＰＷＭのデユーティ−が変化して制御が行われる。第８
図Ａ−Ｄは各々第７図（ｂ）のＡ点〜Ｄ点における電機
子電流波形を示している。上記したようにＢ、Ｃ点にお
いては低周波ＰＷＭおよび高周波ＰＷＭのデユーティ−
が各々最大、最小を示しており、またＡ、　　Ｄ点にお
いては低周波ＰＷＭまたは高周波ＰＷＭのデユーティ−
が制御されて平均電流が制御されていることが分かる。

第７図（Ｃ）は送給トルク設定の異なるＥ、　　Ｆ点に
おいて、過負荷により直流モータの回転速度を本’２２
１の低周波ＰＷＭおよび高周波ＰＷＭで補ｆ賞できなく
なった場合の電機子電流波形を示している。Ｅ点では過
負荷により直流モータの回転が低下するため低周波ＰＷ
Ｍのデユーティ−は最大になるが高周波ＰＷＭでは電機
子電流をトルク設定値に維持するように動作するため平
均電機子電流の波高値は第８図Ｅの如く低くなる。また
Ｆ点においては過負荷により直流モータの回転速度は低
下するが、トルク設定値が高いため平均電機子電流の波
高値は第８図Ｆの如く高くなることになる。更に負荷が
過大となって溶接ワイヤの送給速度がＶＨ’　より低下
すると制御範囲を逸脱して溶接シーケンス禁止回路から
禁止信号が出力されることになる。

以上の説明では、本発明の溶接ワイヤの送給制御装置を
既存の電気回路と組み合わせることにより構成している
が、本発明装置はマイクロコンピュータを用いても構成
できることは言うまでもない。

第９閏は、この場合におけるハード構成を示した図であ
り、ＣＰＵ５２にＲＯＭ５０、ＲＡＭ５１を結合させた
基本構成にＩ１０ポート５３を付加し、Ｉ１０ポート５
３に各種センサー類と制御の対象となる外部機器を接続
して構成される。ＣＰＵ５２では制御に必要な情報処理
が行われ、ＲＯＭ５０．ＲＡＭ５　Ｉでは、制御ｎニ必
要なデータやプログラムが格納され、あるいは記憶され
る。

この図では、マイクロコンピュータを使用した場合に使
用される各種の制御信号を中心としたハード構成を概念
的に示しているが、第１０図、第１１図には、マイクロ
コンピュータを使用して本発明方法を実施する場合に必
要な制御動作の手順をフローチャートで示している。

次に、第１１図を参照して、マイクロコンピュータを使
用した場合における本発明の制御手順を説明する。

電源が投入されるとプログラムがスタートし、イニシャ
ルリセットにより、制御に必要な全ての条件が初期状態
に設定され、送給トルク値が設定される（ステップ１０
１，１０２）。

そして、トーチスイッチ（不図示）が投入されると、シ
ールドガスの供給が開始され、溶接ワイヤが送給される
。このとき速度設定信号発生回路６より出力される送給
信号は低レベルＶＬとなるのでステップ１０５からステ
ップ１０６に進み、溶接ワイヤは、母材に接触して所定
値の溶接電流が流れるまで低い速度で継続して送給され
る（ステップ＋０３−１０７）。

このようにして溶接ワイヤが低速で送給されていき、溶
接電流検出信号が出力されると、ステップ１０８に進み
、速度設定信号発生回路６の信号はゼロレベルとなり、
溶接ワイヤの送給は停止される。ステップ１０５におい
て、速度設定信号が溶接送給レベルＶＨであると判断さ
れれば、ステ・７ブ１１３に進む。この結果、溶接ワイ
ヤの送給速度は直流モータの慣性力により徐々に低下し
て行き最後に停止する。ステップ１０９では、アークの
発生を判別する。この判別は、短絡／アーク検出回路８
２がアーク中信号を出力しているかどうかを見ることに
よってなされ、ステップ１１０では加速トルク時間の終
了とみる。ステップ１１１では加速トルク値を設定し、
ステップ１１２では速度設定信号発生回路６の速度設定
信号を溶接送給レベルＶＨにして、）合接ワイヤを定常
時の速度で送給して溶接を行うことになる。

溶接が進行している状態に於て、何らかの原因により、
サンプリング信号が低下してレベル判別回路５１により
判別信号が出されると、過負荷表示ランプ１２が点灯し
、溶接ワイヤの送給は停止され、溶接電源も遮断される
ことになる（ステップ１１３〜１１６）。ステップ１１
７ではリセットスイッチＳＷ２の投入を制別し、投入が
確認されるとイニシャルリセット１０１に戻る。

以上の各実施例では、本発明方法をトーチスイッチを操
作して溶接を開始する半自動溶接方法に適用した例を示
したが、ロボットなどを用いた自動溶接方法にも通用で
きることは言うまでもない。

［発明の効果］ 本発明により、従来、溶接ワイヤに過負荷が加わった場
合に機械的なりラッチによってスリップさせて溶接ワイ
ヤの送給を停止させていた場合のトルク設定の困難さ、
再現性の悪さから引き起こされる座屈やバーンバックを
完全に取り除くことができ、さらにトルクの設定を微細
に調整することが可能となるので、溶接ワイヤ、母材そ
の他の条件に応して最適に設定することにより、従来に
比してより均一な溶接が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の要部の構成を示すブロッ
ク図、第２図はその各部の動作を示すタイミングチャー
ト、第３図は第１実施例を更に具体的に示した回路図、
第４圀はその各部の動作を示すタイミングチャート、第
５図及び第６図は速度エラーアンプ及びトルクコントロ
ールアンプを説明する回路図及びタイミングチャート、
第７図（ａ）〜（Ｃ）および第８図は直流モータの回転
速度とトルクの関係および各状態における電流波形の説
明図、第９図は本発明の方法をマイクロコンピュータを
使用して実施した場合の概略の構成図、第１０図および
第１１図はその場合の動作のシーケンスを示すフローチ
ャート、第１２図は従来装置に適用されている機械式ク
ラッチの説明図である。 〔符号の説明］ １・・・直流モータ ２・・・速度エラーアンプ ３・・・トルクコントロールアンプ ４・・・サンプルアンドホールド回路 ５・・・溶接シーケンス禁止回路 ５１・・レベル判別回路 ５２・・論理回路 ６・・・速度設定信号発生回路 ７・・・トルク設定器 ８・・・アーク発生検出回路 ８１・・溶接電流検出回路 ８２・・短絡／アーク検出回路 ９・・・送給ロール ｌＯ・・溶接ワイヤ １１・・母材 １２・・過負荷表示ランプ １３・・スイッチング素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶接ワイヤを送給する直流モータの逆起電圧を予
   め設定された速度設定信号と比較しながら、その誤差分
   に応じて直流モータに供給する電機子電流をスイッチン
   グ制御して溶接ワイヤを設定速度で送給するようにした
   溶接ワイヤの送給制御方法において、 溶接の開始後、溶接ワイヤが母材に接触するまでの期間
   は、上記速度設定信号を起動速度レベルに設定して、溶
   接ワイヤをその速度レベルで送給する一方、溶接ワイヤ
   が母材に接触し、溶接ワイヤと母材との間にアークが発
   生した後は、上記速度設定信号を上記起動速度レベルよ
   り速い溶接速度レベルに切り換え、このようにして溶接
   ワイヤの送給が溶接速度レベルで行われているときに上
   記モータの逆起電圧が溶接速度レベルの一定割合より低
   下したときには、溶接ワイヤの送給を直ちに停止させる
   とともに溶接電源を遮断することを特徴とするアーク溶
   接における溶接ワイヤの送給制御方法。
2. （２）溶接ワイヤを送給する直流モータと、直流モータ
   への電源供給が遮断された期間において直流モータに生
   起する逆起電圧をサンプルアンドホールドしたサンプリ
   ング信号を予め設定された速度設定信号と比較し、その
   誤差に応じたデューティパルスを出力する速度エラーア
   ンプと、溶接ワイヤの母材への接触を溶接電流によって
   検出して溶接電流検出信号を出力する溶接電流検出回路
   、溶接ワイヤと母材との間に発生するアーク放電を検出
   してアーク中信号を出力する短絡／アーク検出回路及び
   これら溶接電流検出信号とアーク中信号の論理積を得る
   論理積回路を組み合わせて成るアーク発生検出回路と、 上記速度エラーアンプからのデューティパルスを受け、
   そのパルスの出力されている間、上記直流モータに供給
   する電機子電流が負荷に応じたトルクを出力するように
   スイッチング制御されるトルクコントロールアンプと、 上記直流モータの最大出力トルクを設定するトルク設定
   器と、 溶接開始信号を受けた後、溶接電流検出信号を受けるま
   での期間は起動速度レベルの速度設定信号を出力する一
   方、アーク発生検出信号を受けた後は溶接レベルの速度
   設定信号を出力する速度設定信号発生回路と、 この速度設定信号発生回路から出力される速度設定信号
   と上記直流モータの逆起電圧に応じたサンプリング信号
   とを比較するレベル判別回路と、このレベル判別回路に
   よって上記サンプリング信号が上記速度設定信号よりも
   一定割合だけ低いレベルになったと判断されたときに、
   過負荷異常信号を出力する論理回路を含み、上記過負荷
   異常信号によって上記直流モータによる溶接ワイヤの送
   給を停止させると同時に、上記溶接ワイヤに供給する溶
   接電圧を遮断する溶接シーケンス禁止回路とを 備えたことを特徴とする溶接ワイヤの送給制御装置。
3. （３）上記速度エラーアンプが低周波ＰＷＭ回路で構成
   され、かつ、上記トルクコントロールアンプが高周波Ｐ
   ＷＭ回路で構成されており、この高周波ＰＷＭ回路は、
   低周波ＰＷＭ回路からのデューティパルスを駆動信号と
   しており、高周波ＰＷＭ回路のスイッチング制御により
   上記直流モータに供給される電機子電流の平均値が上記
   トルク設定器によって規定されている特許請求の範囲第
   ２項記載の溶接ワイヤの送給制御装置。
4. （４）上記溶接シーケンス禁止回路がＣＰＵを含んだマ
   イクロコンピュータによって構成された、特許請求の範
   囲第２項記載の溶接ワイヤの送給制御装置。