JPS62176679A - ア−ク溶接用電源 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、パターン発生器からの指令により溶接出力波
形を作り出すアーク溶接用電源に関する。

〔発明の背景〕

溶接性能の向上を図るため、パターン発生器を用いて溶
接条件に合った溶接出力波形を作り出すアーク溶接用電
源の開発が進められている。代表的な例として、ＣＯ２
アーク溶接機で短絡移行溶接を行なう場合、短絡区間お
よびアーク発生区間の溶接電流波形をそれぞれ溶接条件
に合ったパターンに制御すれば、通常のように回路リア
クタンスによるエネルギーの吸収、放出に依存せずに短
絡、アークをくり返し発生させることができ、最大電流
値、最小電流値、立上り、立下りの傾斜値、短絡、アー
クくり返し周期などの電流波形因子を個別に制御できる
ことにより、アークの安定性、スパッタ発生量、ビード
形状などの大幅な改善が期待できる。

近年実用化されたインバータ制御によるアーク溶接用電
源は、制御周波数が数ｌＱ　ｋ　Ｈｚと高（、連応性に
すぐれているので、パターン発生器からの指令に基づい
てこのような溶接出力波形の制御を行なうことは十分可
能である。

ここで出カバターンの発生には、溶接条件により変化す
るパラメータが多いところから、アナログ回路では構成
が複雑になるため、マイクロコンピュータ（以下、マイ
コンと略す）による処理が考えられている。

第７図、第８図は通常考えられるマイコン処理によるパ
ターン発生器の例を示す。第７図の例は演算処理方式で
、マイコン１６は、各種溶接条件に対する溶接出力波形
の立上り、立下りの終期指令値および傾斜指令値データ
が記憶されているメモリ１７から設定された溶接条件に
対応する終期指令値および傾斜指令値データを読み出し
、このデータに基づいて溶接出力波形の立上り、立下り
を含む全波形データを逐次演算し、Ｄ／Ａ変換器３０に
転送するものである。この方式では、メモリに入れるデ
ータ数は比較的少なくてよいが、溶接出力を制御する出
力制御部の制御周波数に合わせて数ＩＱ　ｋ　Ｈｚの高
速でサンプリングを行なう必要があり、通常のマイコン
の処理能力（数ｋＨｚ）ではサンプリング周期に追いつ
かないこと、演算プログラムの作成がむずかしいことが
問題となる。

第８図の例はデータ直接転送方式で、メモリ１７に各種
溶接条件に対する溶接出力波形の全データを入力してお
き、この中から溶接条件に応じた波形データをマイコン
１６で選定し、Ｄ／Ａ変換器３０へのデータ転送は、マ
イコン１６を介さず、別のデータ転送回路３１を通じて
行なうものである。この方式では、マイコンの演算処理
は少なくてよいが、全波形データを入力する必要からメ
モリ容量が大きくなり、またデータ転送回路を設ける分
だけハ。

−ド構成が複雑になるという問題点がある。

以上のように、パターン発生器からの指令により溶接出
力波形を作り出すアーク溶接用電源にあっては、簡便な
パターン発生器の開発か重要な技術的課題となっている
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点を克服
し、マイコンを用いたパターン発生器のメモリ容量の低
減、演算処理の低減、プログラムの簡易化を図ることに
より、比較的安価な構成で、溶接出力波形のパラメータ
を溶接条件に応じて個別に制御できるアーク溶接用電源
を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、クレーム対応図（第１図）に示すように、各
種溶接条件に対する溶接出力波形の立上り、立下りの終
期指令値および傾斜指令値データが記憶されているメモ
リａと、溶接条件設定部すからの入力およびデータ転送
のタイミングを指示する信号源ｃ、ｄからの入力に応じ
て前記メモリａから終期指令値および傾斜指令値データ
を読み出し転送する処理手段ｅと、この処理手段ｅから
転送された終期指令値データをアナログ電圧に変ｍ−１
−１ｒｌ　／Δ亦ｍ嬰ｔ　ｌ−ｒ　ｒｒｓ　ｒ’ｌ／Δ
ｉｉ　ｍ　５８　ｆ　／７’ｌ申力電圧を積分入力とし
、前記処理手段ｅから転送された傾斜指令値データによ
り出力波形の初期値から終期値に至るまでの傾斜が決定
されるアナログ積分回路ｇとでパターン発生器りを構成
し、前記アナログ積分回路ｇの出力を溶接出力を制御す
る出力制御部ｉへの指令信号として溶接出力波形を作り
出すようにしたものである。本発明のアーク溶接用電源
では、パターン発生器りの出力波形は、処理手段ｅによ
りメモリａから読み出し転送される終期指令値および傾
斜指令値データに基づき、アナログ積分回路ｇで作られ
るので、パターン発生器に用いるマイコンの演算処理、
メモリに入力するデータ数ともに少なくてよ（、出力制
御部ｉの高速制御に十分追従させることができ、またマ
イコンのプログラムも簡易化できる。

〔発明の実施例〕

以下、短絡移行溶接に適用される本発明の実施例を第２
図〜第６図により説明する。

第２図はアーク溶接用電源の全体構成をブロック図で示
したもので、主回路は、三相交流入力を−次側整流器ｌ
と平滑コンデンサ２で直流に変換し、これをＭＯＳＦＥ
Ｔなどの高速スイッチング素子をブリッジ接続してなる
インバータ・スイッチング回路３でパルス幅制御された
高周波交流（例えば２０ｋＨｚ）に変換して溶接トラン
ス４の一次側に印加し、溶接トランス４の二次出力を二
次側整流器５で再度直流に変換し、平滑用直流リアクタ
６を介してアーク負荷７に供給する構成となっている。

８は溶接ワイヤ、９はワイヤ送給ローラ、１０は母材で
ある。１１は溶接電流値を検出する電流検出器で、その
電流検出信号を加算器１２でパターン発生器１３からの
指令信号と比較し、加算器１２の出力信号をインバータ
駆動回路１４でパルス幅制御信号に変換して、出力制御
部であるインバータ・スイッチング回路３のスイッチン
グ素子に加えることにより、溶接出力の定電流制御を行
なう。１５は短絡検出回路で、溶接電圧がある設定値（
例えばＩＯＶ以下）になったとき、短絡状態と判定し、
アーク発生状態から短絡状態に移行した時点でタイミン
グ信号をパターン発生器１３へ送る回路である。

第３図にパターン発生器１３の構成例を示す。パターン
発生器１３内のマイコン１６とメモリ１７とは、アドレ
スバス１８とデータバス１９により接続されている。マ
イコン１６には、溶接電流値（平均値）あるいは母材板
厚、溶接姿勢などの溶接条件が溶接条件設定部２０から
入力され、またデータ転送のタイミングを指示する信号
がタイミング信号源である短絡検出回路１５、タイマ２
１から入力される。メモリ１７には各種溶接条件に対す
る溶接電流波形の立上り、立下りの終期指令値および傾
斜指令値データが記憶されている。マイコン１６は、短
絡検出回路１５とタイマ回路２１からそれぞれ立上り、
立下りのタイミング信号が入力されると、メモリ１７に
入っている多数のデータの中から溶接条件に応じた適正
な終期指令値および傾斜指令値データを選定し、終期指
令値データはデータバス２２を通してＤ／Ａ変換器２３
に、傾斜指令値データはデータバス２４を通してアナロ
グ積分回路２５にそれぞれ転送する。これらのデータは
、次のタイミング信号が来るまでマイコン１６内のデー
タバッファに保持されている。Ｄ／Ａ変換器２３は、マ
イコン１６から転送された終期指令値データをアナログ
電圧に変換し、導線２６を通してアナログ積分回路２５
に入力する。第３図に示すアナログ積分回路２５は、梯
子形に接続された抵抗群２７およびスイッチ群２８と、
コンデンサ２９とからなるＣＲ積分回路であり、そのス
イッチ群２８は、マイコン１６から転送される傾斜指令
値データの各ビット内容にそれぞれ対応してオン・オフ
するアナログスイッチで、例えば傾斜指令値データが８
ビツトからなるものとすれば、スイッチ群２８のオン・
オフにより、抵抗群２７の全抵抗値は傾斜指令値に応じ
て８段階まで変化し、これによって抵抗群２７とコンデ
ンサ２９のＣＲ時定数が決まる。前記Ｄ／Ａ変換器２３
からアナログ積分回路２５に終期指令値データに応じた
電圧が入力されると、入力電圧レベルの増減に応じてコ
ンデンサ２９が充、放電し、抵抗群２７とコンデンサ２
９の接続点から取り出される出力電圧は、傾斜指令値へ
向って変化する。このアナログ積分回路２５の出力電圧
をパターン発生回路１３から前記出力制御部への指令信
号として用い、溶接条件に応じた溶接電流波形を作り出
すのである。

第４図は本実施例の動作シーケンスを示し、第５図、第
６図はマイコン１６で実行される演算処理のフローを示
す。本実施例では、第４図に示すパターン発生器の出力
波形の折点ｐＴ”でそれぞれデータ転送を指示するタイ
ミング信号がマイコン１６に入力される。第５図におい
て、短絡発生を示す短絡検出回路１５からのタイミング
信号が入力されると、ステップ９１からステップ９２に
進み、マイコン１６は、終期指令値データｖｌをＤ／Ａ
変換器２３に、傾斜指令値データＳｔをアナログ積分回
路２５にそれぞれ転送する。これにより、パターン発生
器１３の出力は傾斜指令値データに応じた傾斜で初期値
から終期値へ向って立上る。次に、時間Ｔが経過し、タ
イマ２１からのタイミング信号が入力すると、ステップ
９３からステップ９４に進み、マイコに、傾斜指令値デ
ータＳ２をアナログ積分回路２５にそれぞれ転送する。

これにより、パターン発生器１３の出力は、今度は傾斜
指令値データに応じた傾斜で初期値から終期値へ向って
立下がる（　Ｖ２＜Ｖｌ）。以上の動作を（り返すこと
により、溶接電流波形は第４図に示すパターン発生器１
３の出力波形と同じパターンで変化し、その最大電流値
、最小電流値および立上り、立下りの傾斜は、それぞれ
終期指令値データＶ、、Ｖ２、傾斜指令値データＳｌ、
Ｓ２に対応して制御された適正値となる。

これらのパターン発生に必要なマイコン１６の演算処理
は極く短時間ですむので、余った演算処理時間を溶接シ
ーケンス処理などに当てることができる。

第６図は、メイン７０−（ａ）でアーク起動、停止、こ
れに伴う溶接ワイヤ、シールドガスの供給、停止などの
各種溶接シーケンス処理（１０１）を行ない、短絡検出
回路１５、タイマ２１からタイミング信号が入力された
ときのデータ転送は割込処理フロー（ｂ）。

（Ｃ）で行なう例を示す。短絡検出回路１５からタイミ
ング信号が入力されたときの割込処理では、終期指令値
データｖ１、傾斜指令値データＳ１の転送（ｌＯ２）と
タイマセット（１０３）が行なわれ、時間Ｔ経過後、タ
イマ２１からタイミング信号が入力されたときの割込処
理では、終期指令値データ■２、傾斜指令値データＳ２
の転送（１０４）が行なわれる。

アナログ積分回路２５は、マイコン１６からの傾斜指令
値データにより決定される一定の傾斜で出力が変化する
定電流積分回路であってもよい。

上記実施例では、短絡移行溶接に適用した場合について
説明してきたが、本発明はパルスアーク溶接などの他種
のアーク溶接における溶接出力波形の制御にも応用する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明では、マイコンを溶接条件設定部か
らの入力およびタイミング信号の入力に応じて溶接出力
波形の立上り、立下りの終期指令値および傾斜指令値デ
ータをメモリから読み出し転送する処理手段として用い
、マイコンから転送された終期指令値データをＤ／Ａ変
換して得られたアナログ電圧を積分入力とし、マイコン
から転送された傾斜指令値データにより初期値から終期
値への出力波形の傾斜が決定されるアナログ積分回路で
化カバターンを発生させる構成としたため、第７図、第
８図に示す通常のマイコン処理方式に比べて、出カバタ
ーン発生のためのメモリ容量の低減、マイコンの演算処
理の低減およびプログラムの一簡易化が図れ、パターン
発生器を安価に構成することができる。また、余った演
算処理時間を利用して、従来マイコンによらずに行なっ
ていた溶接シーケンスなどの処理を代行させることによ
り、溶接機制御回路の簡略化を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図、第２図は本発明の一実施例を
示す溶接用電源全体のブロック図、第３図はパターン発
生器の構成例を示す回路図、第４図はその動作シーケン
ス図、第５図、第６図はマイコン処理のフローチャート
、第７図、第８図は通常考えられるマイコン処理による
パターン発生器の説明図である。 １３：パターン発生器 １７：メモリ ２０：溶接条件設定部 １５．２１：タイミング信号源 ２３　：　Ｄ／Ａ変換器 ２５：アナログ積分回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、パターン発生器からの指令により溶接出力波形を作
   り出すアーク溶接用電源において、各種溶接条件に対す
   る溶接出力波形の立上り、立下りの終期指令値および傾
   斜指令値データが記憶されているメモリと、溶接条件設
   定部からの入力およびデータ転送のタイミングを指示す
   る信号源からの入力に応じて前記メモリから終期指令値
   および傾斜指令値データを読み出し転送する処理手段と
   、この処理手段から転送された終期指令値データをアナ
   ログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器と、このＤ／Ａ変換器
   の出力電圧を積分入力とし、前記処理手段から転送され
   た傾斜指令値データにより出力波形の初期値から終期値
   に至るまでの傾斜が決定されるアナログ積分回路とで前
   記パターン発生器を構成し、前記アナログ積分回路の出
   力を溶接出力を制御する出力制御部への指令信号とした
   ことを特徴とするアーク溶接用電源。