WO2017134714A1 - アーク溶接装置およびアーク溶接方法 - Google Patents
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- B23K9/06—Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
- B23K9/067—Starting the arc
Definitions
- the present disclosure relates to an arc welding apparatus and an arc welding method for generating an arc using a high frequency at the start of welding.
- FIG. 3 is a connection diagram of a conventional arc machining apparatus 800.
- FIG. 4 is a schematic view of a conventional pulse arc welding apparatus 900.
- the conventional arc machining apparatus 800 includes a power supply unit 810, a high-frequency and high-voltage superimposing unit 820, an arc machining electrode 830, and a start switch 840. Electric power is supplied from the AC power source 850 to the arc machining apparatus 800, and the workpiece 860 is machined.
- the power supply unit 810 includes a power switch 811, a primary rectifier circuit 812, an inverter circuit 813, an output transformer 814, a secondary rectifier circuit 815, an output current detector 816, an output current setter 817, and a comparator 818 and an inverter control circuit 819.
- the high frequency high voltage superimposing unit 820 includes a bypass capacitor 821, a high frequency high voltage generation circuit 822, a coupling coil 823, and a silicon switch 824.
- the arc machining apparatus 800 includes a high-frequency and high-voltage superimposing unit 820 between the power source unit 810, the arc machining electrode 830, and the workpiece 860.
- the arc machining apparatus 800 can generate an arc (arc start) by applying a high frequency high voltage without bringing the arc machining electrode 830 into contact with the workpiece 860 (see, for example, Patent Document 1).
- a conventional pulse arc welding apparatus 900 includes a pulse welding power source 901, an electrode 902, a welding torch 903, a torch drive unit 904, an arc voltage detection unit 905, and an averaging processing unit. 906, an arc voltage comparison unit 907, and a pulse current detection unit 908.
- the arc voltage detection unit 905 When the conventional pulse arc welding apparatus 900 performs welding by generating an arc 920 between the electrode 902 and the base material 910, the arc voltage detection unit 905 generates an arc voltage between the electrode 902 and the base material 910. To detect. Then, the detected arc voltage is processed by the averaging processing unit 906 and is input to the arc voltage comparison unit 907 as an average value.
- the arc voltage comparison unit 907 controls the arc length by comparing the average value of the arc voltage with the arc voltage reference value 930 and driving the torch driving unit 904 (see, for example, Patent Document 2).
- the arc welding apparatus includes a welding output unit, a high frequency application unit, a relay substrate, a voltage detection unit, and a welding control unit.
- the welding output unit outputs welding power.
- the high-frequency application unit is connected to the welding output unit, the welding electrode, and the base material.
- the relay board has a switch.
- the voltage detector is connected to the welding electrode and the base material via a relay board, and detects the voltage between the welding electrode and the base material.
- the welding control unit is connected to the welding output unit, the high frequency application unit, the relay substrate, and the voltage detection unit, receives a signal indicating a voltage from the voltage detection unit, and controls the welding output unit.
- the welding control unit controls the opening and closing of the switch on the relay board, and also controls the on / off of the high frequency application unit.
- the arc welding method of the present disclosure includes: A blocking step for blocking a detection line for measuring a voltage between the welding electrode and the base material; A high frequency application step of generating an arc by applying a high frequency voltage between the welding electrode and the base material; A welding step of connecting the cut-off detection line and applying a DC voltage between the welding electrode and the base material.
- FIG. 1 is a schematic diagram of an arc welding apparatus 1 according to an embodiment.
- FIG. 2 is a timing chart showing an operation state of the arc welding apparatus 1 according to the embodiment.
- FIG. 3 is a connection diagram of a conventional arc machining apparatus 800.
- FIG. 4 is a schematic view of a conventional pulse arc welding apparatus 900.
- the high-frequency high-voltage superimposing unit 820 of the conventional arc machining apparatus 800 is used in the conventional pulse arc welding apparatus 900, a high-frequency high voltage at the time of arc start is applied to the arc voltage detection unit 905, and the arc voltage detection unit 905 is damaged. there's a possibility that.
- FIG. 1 is a schematic diagram of an arc welding apparatus 1 according to the present embodiment.
- FIG. 2 is a timing chart showing an operation state of the arc welding apparatus 1 according to the present embodiment.
- the arc welding apparatus 1 includes a welding output unit 13, a high frequency application unit 52, a relay substrate 51, a voltage detection unit 14, and a welding control unit 11.
- the welding output unit 13 outputs welding power.
- the high frequency application unit 52 is connected to the welding output unit 13, the welding electrode 32, and the base material 70.
- the relay board 51 has switches 21 and 22.
- the voltage detection unit 14 is connected to the welding electrode 32 and the base material 70 via the relay substrate 51 and detects the voltage between the welding electrode 32 and the base material 70.
- the welding control unit 11 is connected to the welding output unit 13, the high frequency application unit 52, the relay substrate 51, and the voltage detection unit 14, receives a signal indicating a voltage from the voltage detection unit 14, and receives the welding output unit. 13 is controlled.
- the welding control unit 11 controls the opening and closing of the switches 21 and 22 of the relay substrate 51, and controls the on / off of the high frequency application unit 52.
- the arc welding apparatus 1 includes a control device 10, a manipulator 30, and a start unit 50.
- the start unit 50 may be a TIG (Tungsten Inert Gas) start unit.
- the control device 10 includes a welding control unit 11, a robot control unit 12, a welding output unit 13, a voltage detection unit 14, and terminals T10 to T16.
- the welding control unit 11 controls the robot control unit 12 and the welding output unit 13. In addition, the welding control unit 11 receives a signal indicating the welding voltage detected from the voltage detection unit 14.
- the welding control unit 11 is connected to the terminal T50 of the start unit 50 via the terminal T10 and the signal line S0. Further, the welding control unit 11 is connected to the terminal T51 of the start unit 50 via the terminal T12 and the signal line S2. With this configuration, the welding control unit 11 controls the start unit 50.
- the robot control unit 12 is connected to the manipulator 30 via the terminal T11 and the signal line S1, and controls the manipulator 30. Further, the robot control unit 12 receives the state of the manipulator 30 (such as the angle and rotation speed of each axis) from the manipulator 30 at a sampling period of several microseconds, and transmits the state of the manipulator 30 to the welding control unit 11. .
- the welding output unit 13 is connected to the terminal T54 of the start unit 50 via the terminal T15 and the cable C1. Furthermore, the welding output part 13 is connected to the terminal T55 of the start unit 50 via the terminal T16 and the cable C2. With this configuration, the welding output unit 13 outputs welding power to the start unit 50. Further, the welding output unit 13 transmits the welding output (output current, output voltage, etc.) to the welding control unit 11 at a sampling period of several microseconds.
- the cables C1 and C2 may be one cable.
- the terminals T15 and T16 may be one terminal.
- the voltage detector 14 is connected to the terminal T52 of the start unit 50 via the terminal T13 and the detection line D1. Furthermore, the voltage detection unit 14 is connected to the terminal T53 of the start unit 50 via the terminal T14 and the detection line D2. With this configuration, the voltage detection unit 14 detects the welding voltage via the start unit 50. Moreover, the voltage detection part 14 transmits the signal which shows the detected welding voltage to the welding control part 11 with the sampling period for every several microseconds.
- the terminal T10, the terminal T11, the terminal T12, the terminal T13, the terminal T14, the terminal T15, and the terminal T16 include the signal line S0, the signal line S1, the signal line S2, the detection line D1, the detection line D2, the cable C1, and the cable C2, respectively. It is connected.
- the manipulator 30 is a 6-axis articulated robot, and a TIG torch 31 having a welding electrode 32 (TIG electrode) is attached to the tip of the arm. Then, each axis of the manipulator 30 is driven based on a control signal from the robot controller 12 of the control device 10, and the welding electrode 32 moves above the base material 70.
- TIG electrode welding electrode
- the start unit 50 includes a relay substrate 51, a high frequency application unit 52, and terminals T50 to T59.
- the relay board 51 is connected to the terminals T51, T52, T53, T56, and T57, and based on the control signal from the welding control unit 11 received through the signal line S2 and the terminal T51, the terminals T52 and T56 And the connection between the terminal T53 and the terminal T57. Specifically, the relay board 51 opens and closes the switch 21 (first switch) inserted between the terminals T52 and T56, and the switch 22 (inserted between the terminals T53 and T57). The opening and closing of the second switch is controlled.
- the relay substrate 51 is connected to the voltage detection unit 14 via the terminal T52, the detection line D1, and the terminal T13.
- substrate 51 is connected to the voltage detection part 14 via the terminal T53, the detection line D2, and the terminal T14. Further, the relay substrate 51 is connected to the welding electrode 32 via the terminal T56 and the detection line D3. The relay board 51 is connected to the base material 70 through the terminal T57 and the detection line D4. The connection / disconnection between the welding electrode 32 and the base material 70 and the voltage detector 14 can be controlled by the relay substrate 51.
- the switches 21 and 22 may be a single switch. Further, the detection lines D1 and D2 may be one detection line. The terminals T13 and T14 may be one terminal.
- the high frequency application unit 52 is connected to terminals T50, T54, T55, T58, and T59.
- the high frequency application unit 52 controls the application of a high frequency high voltage based on a control signal from the welding control unit 11 received via the signal line S0 and the terminal T50. Specifically, when applying a high frequency high voltage, the high frequency application unit 52 applies (superimposes) the high frequency high voltage to the welding voltage input from the terminal T54 and the terminal T55, and outputs the high voltage to the terminal T58 and the terminal T59. To do. Moreover, the high frequency application part 52 outputs the welding voltage input from the terminal T54 and the terminal T55 to the terminal T58 and the terminal T59 as it is, when not applying a high frequency high voltage.
- the high frequency application part 52 is connected to the welding output part 13 via the terminal T54, the cable C1, and the terminal T15.
- the high frequency application part 52 is connected to the welding output part 13 via the terminal T55, the cable C2, and the terminal T16. Furthermore, the high frequency application part 52 is connected to the base material 70 via the terminal T58 and the cable C3. Moreover, the high frequency application part 52 is connected to the welding electrode 32 via the terminal T59 and the cable C4. On / off of the application (superimposition) of the high frequency high voltage of the welding voltage from the welding output unit 13 can be controlled by the high frequency application unit 52.
- the terminal T50, the terminal T51, the terminal T52, the terminal T53, the terminal T54, the terminal T55, the terminal T56, the terminal T57, the terminal T58, and the terminal T59 include the signal line S0, the signal line S2, the detection line D1, the detection line D2, and the cable C1. , Cable C2, detection line D3, detection line D4, cable C3, and cable C4 are connected to each other. Note that the detection line D1, the detection line D2, and the signal line S0 may be combined into one cable. In that case, the terminals T13, T14, T10 are arranged close to each other, and the terminals T52, T53, T50 are arranged close to each other. Thereby, the connection of the control apparatus 10 and the start unit 50 can be simplified, and workability
- the arc welding apparatus 1 uses the start unit 50 controlled by the welding control unit 11 to turn on / off the application (superimposition) of a high frequency high voltage to the welding voltage from the welding output unit 13. It is possible to control the connection / disconnection between the welding electrode 32 and the base material 70 and the voltage detection unit 14. While the high frequency high voltage is being applied (superposed) between the welding electrode 32 and the base material 70, the welding electrode 32 and the base material 70 are disconnected from the voltage detection unit 14, thereby allowing the voltage detection unit 14 to Application of a high frequency high voltage can be prevented.
- FIG. 2 is a timing chart showing the operating state of the arc welding apparatus 1 according to the present embodiment.
- the horizontal axis represents time, and in order from the top, a signal SG ⁇ b> 1 indicating an on / off operation of a torch switch (not shown), a signal SG ⁇ b> 2 indicating an off / on operation of a relay board 51, A signal SG3 indicating an on / off operation and a welding current W1 are shown.
- the welding current W1 the case where the current flows is ON, and the case where the current does not flow is OFF.
- the torch switch is turned on at time t1.
- a welding voltage is output from the welding output portion 13 between the welding electrode 32 and the base material 70.
- welding electrode 32 and base material 70 are separated from each other. Therefore, at time t1, no arc is generated between the welding electrode 32 and the base material 70, and the welding current W1 does not flow.
- the relay board 51 normally controls the switches 21 and 22 to be on, and when the control signal from the welding control unit 11 is input, the so-called normally on control that turns off the switches 21 and 22. I do.
- the relay board 51 is “on” (switches 21 and 22 are closed), and the application of the high frequency high voltage from the high frequency application unit 52 is “off”.
- the relay substrate 51 is turned off (switches 21 and 22 are opened), and the connection between the welding electrode 32 and the base material 70 and the voltage detection unit 14 is cut off.
- it is 0 milliseconds or more and 100 milliseconds or less, for example, 20 milliseconds.
- the time from time t1 to time t2 being 0 milliseconds indicates that the time t1 and the time t2 are the same time.
- the high-frequency application unit 52 is turned “ON”, and a high-frequency high voltage is applied (superposed) to the welding voltage from the welding output unit 13.
- a high-frequency high voltage is applied (superposed) to the welding voltage from the welding output unit 13.
- time t2 to time t3 is 10 milliseconds or more and 100 milliseconds or less, for example, 40 milliseconds.
- the high-frequency voltage is not applied to the voltage detection unit 14.
- time t4 after time t3, an arc is generated between the welding electrode 32 and the base material 70, and the welding current W1 starts to flow.
- time t4 is 10 milliseconds or more and 1000 milliseconds or less, for example, 40 milliseconds.
- time t5 after time t4, the high-frequency application unit 52 is turned “off”, the application (superposition) of the high-frequency high voltage is stopped, and the welding voltage from the welding output unit 13 remains as it is with the welding electrode 32 and the base material. 70 is applied. At this time, the arc is maintained and the welding current W1 continues to flow.
- time t4 to time t5 it is 0 milliseconds or more and 20 milliseconds or less, for example, 6 milliseconds.
- the time from time t4 to time t5 being 0 milliseconds indicates that time t4 and time t5 are the same time.
- the relay board is turned “on” (switches 21 and 22 are closed), and voltage detection by voltage detector 14 is started. Then, a DC voltage is applied between the welding electrode 32 and the base material 70 from time t6, and a normal welding process is started.
- the period from time t1 to time t6 is the arc start process.
- it is 1 millisecond or more and 20 milliseconds or less, for example, 6 milliseconds.
- the arc welding method of the present embodiment is A blocking step for blocking the detection lines D3 and D4 for measuring the voltage between the welding electrode 32 and the base material 70; A high frequency application step of generating an arc by applying a high frequency voltage between the welding electrode 32 and the base material 70; A welding step of connecting the cut detection lines D3 and D4 and applying a DC voltage between the welding electrode 32 and the base material 70.
- the welding electrode 32 and the base material 70 are applied while the high frequency high voltage is applied (superimposed) between the welding electrode 32 and the base material 70 in the arc start process. And the voltage detection unit 14 is shut off. As a result, it is possible to prevent a high frequency high voltage from being applied to the voltage detector 14.
- the arc voltage detector can be prevented from being damaged even when a high frequency high voltage is used at the start of the arc.
- the arc welding apparatus and the arc welding method of the present disclosure are industrially useful because they can prevent the arc voltage detector from being damaged even when a high frequency high voltage is used at the time of arc start.
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Abstract
アーク溶接装置（１）は、溶接出力部（１３）と、高周波印加部（５２）と、リレー基板（５１）と、電圧検出部（１４）と、溶接制御部（１１）と、を備えている。高周波印加部（５２）は、溶接出力部（１３）と、溶接電極（３２）および母材（７０）に接続される。電圧検出部（１４）は、溶接電極（３２）および母材（７０）に、リレー基板（５１）を介して接続され、溶接電極（３２）と母材（７０）との間の電圧を検出する。溶接制御部（１１）は、溶接出力部（１３）と、高周波印加部（５２）と、リレー基板（５１）と、電圧検出部（１４）とに接続されおり、電圧検出部（１４）から電圧を示す信号を受信し、溶接出力部（１３）を制御する。溶接制御部（１１）は、リレー基板（５１）のスイッチ（２１－２２）の開閉を制御し、かつ、高周波印加部（５２）のオンとオフを制御する。
Description
本開示は、溶接の開始時に高周波を用いてアークを発生させるアーク溶接装置およびアーク溶接方法に関する。
図３、図４を用いて、従来のアーク溶接装置について説明する。図３は、従来のアーク加工装置８００の接続図である。図４は、従来のパルスアーク溶接装置９００の概略図である。
図３に示すように、従来のアーク加工装置８００は、電源部８１０と、高周波高電圧重畳部８２０と、アーク加工用電極８３０と、起動スイッチ８４０とを有する。交流電源８５０から、アーク加工装置８００に電力が供給され、被加工物８６０が加工される。
電源部８１０は、電源スイッチ８１１と、一次整流回路８１２と、インバータ回路８１３と、出力変圧器８１４と、二次整流回路８１５と、出力電流検出器８１６と、出力電流設定器８１７と、比較器８１８と、インバータ制御回路８１９とを有する。
高周波高電圧重畳部８２０は、バイパスコンデンサ８２１と、高周波高電圧発生回路８２２と、カップリングコイル８２３と、シリコンスイッチ８２４とを有する。
アーク加工装置８００は、電源部８１０と、アーク加工用電極８３０および被加工物８６０との間に、高周波高電圧重畳部８２０を有している。アーク加工装置８００は、アーク加工用電極８３０と被加工物８６０とを接触させることなく、高周波高電圧を印加することでアークを発生（アークスタート）できる（例えば、特許文献１参照）。
また、図４に示すように、従来のパルスアーク溶接装置９００は、パルス溶接電源９０１と、電極９０２と、溶接トーチ９０３と、トーチ駆動部９０４と、アーク電圧検出部９０５と、平均化処理部９０６と、アーク電圧比較部９０７と、パルス電流検出部９０８とを有する。
従来のパルスアーク溶接装置９００は、電極９０２と母材９１０との間にアーク９２０を発生させて溶接を行う際に、アーク電圧検出部９０５によって電極９０２と母材９１０との間のアーク電圧を検出する。そして、検出したアーク電圧は平均化処理部９０６によって処理され、平均値となってアーク電圧比較部９０７に入力される。アーク電圧比較部９０７は、アーク電圧の平均値とアーク電圧基準値９３０とを比較し、トーチ駆動部９０４を駆動することで、アーク長の制御を行う（例えば、特許文献２参照）。
本開示のアーク溶接装置は、溶接出力部と、高周波印加部と、リレー基板と、電圧検出部と、溶接制御部と、を備えている。
溶接出力部は、溶接電力を出力する。
高周波印加部は、溶接出力部と、溶接電極および母材に接続される。
リレー基板は、スイッチを有する。
電圧検出部は、溶接電極および母材に、リレー基板を介して接続され、溶接電極と母材との間の電圧を検出する。
溶接制御部は、溶接出力部と、高周波印加部と、リレー基板と、電圧検出部とに接続されおり、電圧検出部から電圧を示す信号を受信し、溶接出力部を制御する。
溶接制御部は、リレー基板のスイッチの開閉を制御し、かつ、高周波印加部のオンとオフを制御する。
本開示のアーク溶接方法は、
溶接電極と母材との間の電圧を測定する検出線を遮断する遮断工程と、
溶接電極と母材との間に高周波電圧を印加してアークを発生させる高周波印加工程と、
遮断した検出線を接続し、溶接電極と母材との間に直流電圧を印加する溶接工程とを備える。
溶接電極と母材との間の電圧を測定する検出線を遮断する遮断工程と、
溶接電極と母材との間に高周波電圧を印加してアークを発生させる高周波印加工程と、
遮断した検出線を接続し、溶接電極と母材との間に直流電圧を印加する溶接工程とを備える。
従来のアーク加工装置８００の高周波高電圧重畳部８２０を、従来のパルスアーク溶接装置９００に用いると、アーク電圧検出部９０５にアークスタート時の高周波高電圧が印加され、アーク電圧検出部９０５が破損する可能性がある。
（実施の形態）
図１および図２を用いて、本開示の実施の形態に係るアーク溶接装置およびアーク溶接方法について説明する。図１は、本実施の形態に係るアーク溶接装置１の概略図である。図２は、本実施の形態に係るアーク溶接装置１の動作状態を示すタイミングチャートである。
図１および図２を用いて、本開示の実施の形態に係るアーク溶接装置およびアーク溶接方法について説明する。図１は、本実施の形態に係るアーク溶接装置１の概略図である。図２は、本実施の形態に係るアーク溶接装置１の動作状態を示すタイミングチャートである。
アーク溶接装置１は、溶接出力部１３と、高周波印加部５２と、リレー基板５１と、電圧検出部１４と、溶接制御部１１と、を備えている。
溶接出力部１３は、溶接電力を出力する。
高周波印加部５２は、溶接出力部１３と、溶接電極３２および母材７０に接続される。
リレー基板５１は、スイッチ２１、２２を有する。
電圧検出部１４は、溶接電極３２および母材７０に、リレー基板５１を介して接続され、溶接電極３２と母材７０との間の電圧を検出する。
溶接制御部１１は、溶接出力部１３と、高周波印加部５２と、リレー基板５１と、電圧検出部１４とに接続されており、電圧検出部１４から電圧を示す信号を受信し、溶接出力部１３を制御する。
溶接制御部１１は、リレー基板５１のスイッチ２１、２２の開閉を制御し、かつ、高周波印加部５２のオンとオフを制御する。
以下、アーク溶接装置１について詳細に説明する。図１に示すように、アーク溶接装置１は、制御装置１０と、マニピュレータ３０と、スタートユニット５０とを有する。ここで、スタートユニット５０は、ＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）スタートユニットでも構わない。
制御装置１０は、溶接制御部１１と、ロボット制御部１２と、溶接出力部１３と、電圧検出部１４と、端子Ｔ１０～Ｔ１６とを有する。
溶接制御部１１は、ロボット制御部１２および溶接出力部１３を制御する。また、溶接制御部１１は、電圧検出部１４から検出された溶接電圧を示す信号を受信する。溶接制御部１１は、端子Ｔ１０および信号線Ｓ０を介して、スタートユニット５０の端子Ｔ５０に接続されている。さらに、溶接制御部１１は、端子Ｔ１２および信号線Ｓ２を介してスタートユニット５０の端子Ｔ５１に接続されている。この構成により、溶接制御部１１は、スタートユニット５０を制御する。
ロボット制御部１２は、端子Ｔ１１および信号線Ｓ１を介してマニピュレータ３０に接続されており、マニピュレータ３０を制御する。また、ロボット制御部１２は、マニピュレータ３０から、マニピュレータ３０の状態（各軸の角度や回転速度など）を数マイクロ秒ごとのサンプリング周期で受信し、マニピュレータ３０の状態を溶接制御部１１に送信する。
溶接出力部１３は、端子Ｔ１５およびケーブルＣ１を介してスタートユニット５０の端子Ｔ５４に接続されている。さらに、溶接出力部１３は、端子Ｔ１６およびケーブルＣ２を介してスタートユニット５０の端子Ｔ５５に接続されている。この構成により、溶接出力部１３は、スタートユニット５０に溶接電力を出力する。また、溶接出力部１３は、溶接出力（出力電流および出力電圧など）を数マイクロ秒ごとのサンプリング周期で溶接制御部１１に送信する。なお、ケーブルＣ１、Ｃ２は、１つのケーブルでも構わない。端子Ｔ１５、１６は、１つの端子でも構わない。
電圧検出部１４は、端子Ｔ１３および検出線Ｄ１を介してスタートユニット５０の端子Ｔ５２に接続されている。さらに、電圧検出部１４は、端子Ｔ１４および検出線Ｄ２を介してスタートユニット５０の端子Ｔ５３に接続されている。この構成により、電圧検出部１４は、スタートユニット５０を介して溶接電圧を検出する。また、電圧検出部１４は、検出した溶接電圧を示す信号を数マイクロ秒ごとのサンプリング周期で溶接制御部１１に送信する。
端子Ｔ１０、端子Ｔ１１、端子Ｔ１２、端子Ｔ１３、端子Ｔ１４、端子Ｔ１５、端子Ｔ１６には、信号線Ｓ０、信号線Ｓ１、信号線Ｓ２、検出線Ｄ１、検出線Ｄ２、ケーブルＣ１、ケーブルＣ２がそれぞれ接続されている。
マニピュレータ３０は、６軸多関節ロボットであり、アームの先端に溶接電極３２（ＴＩＧ電極）を有するＴＩＧトーチ３１が取り付けられている。そして、制御装置１０のロボット制御部１２からの制御信号に基づいて、マニピュレータ３０の各軸が駆動し、母材７０の上方で溶接電極３２が移動する。
スタートユニット５０は、リレー基板５１と高周波印加部５２と端子Ｔ５０～Ｔ５９とを有する。
リレー基板５１は、端子Ｔ５１、Ｔ５２、Ｔ５３、Ｔ５６、Ｔ５７と接続されており、信号線Ｓ２および端子Ｔ５１を介して受信する溶接制御部１１からの制御信号に基づいて、端子Ｔ５２と端子Ｔ５６との間、および、端子Ｔ５３と端子Ｔ５７との間の接続を制御する。具体的には、リレー基板５１は、端子Ｔ５２と端子Ｔ５６との間に挿入されたスイッチ２１（第１のスイッチ）の開閉、および、端子Ｔ５３と端子Ｔ５７との間に挿入されたスイッチ２２（第２のスイッチ）の開閉を制御する。リレー基板５１は、端子Ｔ５２、検出線Ｄ１、および端子Ｔ１３を介して電圧検出部１４に接続されている。また、リレー基板５１は、端子Ｔ５３、検出線Ｄ２、および端子Ｔ１４を介して電圧検出部１４に接続されている。さらに、リレー基板５１は、端子Ｔ５６および検出線Ｄ３を介して溶接電極３２に接続されている。また、リレー基板５１は、端子Ｔ５７および検出線Ｄ４を介して母材７０に接続されている。リレー基板５１によって、溶接電極３２および母材７０と、電圧検出部１４との間の接続／遮断を制御できる。
なお、スイッチ２１、２２は１つのスイッチでも構わない。さらに検出線Ｄ１、Ｄ２は１つの検出線でも構わない。そして端子Ｔ１３、Ｔ１４は、１つの端子でも構わない。
高周波印加部５２は、端子Ｔ５０、Ｔ５４、Ｔ５５、Ｔ５８、Ｔ５９と接続されている。高周波印加部５２は、信号線Ｓ０および端子Ｔ５０を介して受信する溶接制御部１１からの制御信号に基づいて、高周波高電圧の印加を制御する。具体的には、高周波印加部５２は、高周波高電圧を印加する場合には、端子Ｔ５４および端子Ｔ５５から入力された溶接電圧に高周波高電圧を印加（重畳）して端子Ｔ５８および端子Ｔ５９に出力する。また、高周波印加部５２は、高周波高電圧を印加しない場合には、端子Ｔ５４および端子Ｔ５５から入力された溶接電圧をそのまま端子Ｔ５８および端子Ｔ５９に出力する。高周波印加部５２は、端子Ｔ５４、ケーブルＣ１、および端子Ｔ１５を介して溶接出力部１３に接続されている。
また、高周波印加部５２は、端子Ｔ５５、ケーブルＣ２、および端子Ｔ１６およびを介して溶接出力部１３に接続されている。さらに、高周波印加部５２は、端子Ｔ５８およびケーブルＣ３を介して母材７０に接続されている。また、高周波印加部５２は、端子Ｔ５９およびケーブルＣ４を介して溶接電極３２に接続されている。高周波印加部５２によって、溶接出力部１３からの溶接電圧の高周波高電圧の印加（重畳）のオン／オフを制御できる。
端子Ｔ５０、端子Ｔ５１、端子Ｔ５２、端子Ｔ５３、端子Ｔ５４、端子Ｔ５５、端子Ｔ５６、端子Ｔ５７、端子Ｔ５８、端子Ｔ５９には、信号線Ｓ０、信号線Ｓ２、検出線Ｄ１、検出線Ｄ２、ケーブルＣ１、ケーブルＣ２、検出線Ｄ３、検出線Ｄ４、ケーブルＣ３、ケーブルＣ４がそれぞれ接続されている。なお、検出線Ｄ１と検出線Ｄ２と信号線Ｓ０とは１本のケーブルにまとめられていても構わない。その場合は、端子Ｔ１３、Ｔ１４、Ｔ１０は、近接して配置され、端子Ｔ５２、Ｔ５３、Ｔ５０は、近接して配置される。これにより、制御装置１０とスタートユニット５０との接続が簡略にでき、作業性が向上する。
以上のような構成により、アーク溶接装置１は、溶接制御部１１に制御されたスタートユニット５０によって、溶接出力部１３からの溶接電圧に対して高周波高電圧の印加（重畳）のオン／オフを制御でき、かつ、溶接電極３２および母材７０と、電圧検出部１４との接続／遮断を制御できる。溶接電極３２と母材７０との間に高周波高電圧を印加（重畳）している間は、溶接電極３２および母材７０と、電圧検出部１４とを遮断することで、電圧検出部１４に高周波高電圧が印加することを防止できる。
次に、図２を用いて、本実施の形態に係るアーク溶接方法について説明する。
図２は、本実施の形態に係るアーク溶接装置１の動作状態を示すタイミングチャートである。図２において、横軸は時間であり、上から順に、トーチスイッチ（図示せず）のオン／オフ動作を示す信号ＳＧ１、リレー基板５１のオフ／オン動作を示す信号ＳＧ２、高周波印加部５２のオン／オフ動作を示す信号ＳＧ３、溶接電流Ｗ１が示されている。溶接電流Ｗ１において、電流が流れる場合をＯＮ、流れない場合をＯＦＦとしている。
図２に示すように、アーク溶接の開始時は、まず、時間ｔ１において、トーチスイッチがオンされる。これにより、溶接出力部１３から溶接電圧が溶接電極３２と母材７０との間に出力される。本実施の形態におけるアーク溶接方法では、溶接電極３２と母材７０とが互いに離間している。そのため、時間ｔ１においては、溶接電極３２と母材７０との間ではアークは発生せず、溶接電流Ｗ１は流れない。なお、リレー基板５１は、通常はスイッチ２１、２２をオンに制御しており、溶接制御部１１からの制御信号が入力されるとスイッチ２１、２２をオフにする、いわゆる、ノーマリーオンの制御を行う。時間ｔ１においては、リレー基板５１が「オン」（スイッチ２１、２２が閉）、高周波印加部５２からの高周波高電圧の印加が「オフ」の状態である。
次に、時間ｔ１より後の時間ｔ２において、リレー基板５１が「オフ」（スイッチ２１、２２が開）となり、溶接電極３２および母材７０と、電圧検出部１４との接続が遮断される。なお、時間ｔ１から時間ｔ２までは、０ミリ秒以上、１００ミリ秒以下であり、例えば２０ミリ秒である。ここで、時間ｔ１から時間ｔ２までが０ミリ秒というのは、時間ｔ１と時間ｔ２が同じ時間であることを示している。
次に、時間ｔ２より後の時間ｔ３において、高周波印加部５２が「オン」となり、溶接出力部１３からの溶接電圧に高周波高電圧が印加（重畳）される。なお、時間ｔ２から時間ｔ３までは、１０ミリ秒以上、１００ミリ秒以下であり、例えば４０ミリ秒である。本実施の形態では、リレー基板５１を「オフ」の状態にしてから、高周波印加部５２を「オン」にするので、電圧検出部１４に高周波電圧が印加されない。
次に、時間ｔ３より後の時間ｔ４において、溶接電極３２と母材７０との間にアークが発生し、溶接電流Ｗ１が流れ始める。なお、時間ｔ３から時間ｔ４までは、１０ミリ秒以上、１０００ミリ秒以下であり、例えば４０ミリ秒である。
次に、時間ｔ４より後の時間ｔ５において、高周波印加部５２が「オフ」となり、高周波高電圧の印加（重畳）が停止し、溶接出力部１３からの溶接電圧がそのまま溶接電極３２と母材７０との間に印加される。このとき、アークは維持され、溶接電流Ｗ１は流れ続ける。なお、時間ｔ４から時間ｔ５までは、０ミリ秒以上、２０ミリ秒以下であり、例えば６ミリ秒である。ここで、時間ｔ４から時間ｔ５までが０ミリ秒というのは、時間ｔ４と時間ｔ５が同じ時間であることを示している。
次に、時間ｔ５より後の時間ｔ６において、リレー基板が「オン」（スイッチ２１、２２が閉）となり、電圧検出部１４による電圧の検出が開始される。そして、時間ｔ６から溶接電極３２と母材７０との間に直流電圧を印加し、通常の溶接工程が開始される。なお、時間ｔ１から時間ｔ６までの間をアークスタート工程とする。なお、時間ｔ５から時間ｔ６までは、１ミリ秒以上、２０ミリ秒以下であり、例えば６ミリ秒である。
以上のように、本実施の形態のアーク溶接方法は、
溶接電極３２と母材７０との間の電圧を測定する検出線Ｄ３、Ｄ４を遮断する遮断工程と、
溶接電極３２と母材７０との間に高周波電圧を印加してアークを発生させる高周波印加工程と、
遮断した検出線Ｄ３、Ｄ４を接続し、溶接電極３２と母材７０との間に直流電圧を印加する溶接工程とを備えている。
溶接電極３２と母材７０との間の電圧を測定する検出線Ｄ３、Ｄ４を遮断する遮断工程と、
溶接電極３２と母材７０との間に高周波電圧を印加してアークを発生させる高周波印加工程と、
遮断した検出線Ｄ３、Ｄ４を接続し、溶接電極３２と母材７０との間に直流電圧を印加する溶接工程とを備えている。
以上のような構成により、本実施の形態では、アークスタート工程において、溶接電極３２と母材７０との間に高周波高電圧を印加（重畳）している間は、溶接電極３２および母材７０と、電圧検出部１４とを遮断する。このことにより、電圧検出部１４に高周波高電圧が印加するのを防止できる。
上記のように、アークスタート時に高周波高電圧を用いても、アーク電圧検出部の破損を防止できる。
本開示のアーク溶接装置およびアーク溶接方法は、アークスタート時に高周波高電圧を用いても、アーク電圧検出部が破損することを防止でき、産業上有用である。
１ アーク溶接装置
１０ 制御装置
１１ 溶接制御部
１２ ロボット制御部
１３ 溶接出力部
１４ 電圧検出部
２１ スイッチ
２２ スイッチ
３０ マニピュレータ
３１ ＴＩＧトーチ
３２ 溶接電極
５０ スタートユニット
５１ リレー基板
５２ 高周波印加部
７０ 母材
Ｔ１０～Ｔ１６，Ｔ５０～Ｔ５９ 端子
Ｓ０～Ｓ２ 信号線
Ｄ１～Ｄ４ 検出線
Ｃ１～Ｃ４ ケーブル
８００ アーク加工装置
８１０ 電源部
８１１ 電源スイッチ
８１２ 一次整流回路
８１３ インバータ回路
８１４ 出力変圧器
８１５ 二次整流回路
８１６ 出力電流検出器
８１７ 出力電流設定器
８１８ 比較器
８１９ インバータ制御回路
８２０ 高周波高電圧重畳部
８２１ バイパスコンデンサ
８２２ 高周波高電圧発生回路
８２３ カップリングコイル
８２４ シリコンスイッチ
８３０ アーク加工用電極
８４０ 起動スイッチ
８５０ 交流電源
８６０ 被加工物
９００ パルスアーク溶接装置
９０１ パルス溶接電源
９０２ 電極
９０３ 溶接トーチ
９０４ トーチ駆動部
９０５ アーク電圧検出部
９０６ 平均化処理部
９０７ アーク電圧比較部
９０８ パルス電流検出部
９１０ 母材
９２０ アーク
９３０ アーク電圧基準値
ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３ 信号
Ｗ１ 溶接電流
１０ 制御装置
１１ 溶接制御部
１２ ロボット制御部
１３ 溶接出力部
１４ 電圧検出部
２１ スイッチ
２２ スイッチ
３０ マニピュレータ
３１ ＴＩＧトーチ
３２ 溶接電極
５０ スタートユニット
５１ リレー基板
５２ 高周波印加部
７０ 母材
Ｔ１０～Ｔ１６，Ｔ５０～Ｔ５９ 端子
Ｓ０～Ｓ２ 信号線
Ｄ１～Ｄ４ 検出線
Ｃ１～Ｃ４ ケーブル
８００ アーク加工装置
８１０ 電源部
８１１ 電源スイッチ
８１２ 一次整流回路
８１３ インバータ回路
８１４ 出力変圧器
８１５ 二次整流回路
８１６ 出力電流検出器
８１７ 出力電流設定器
８１８ 比較器
８１９ インバータ制御回路
８２０ 高周波高電圧重畳部
８２１ バイパスコンデンサ
８２２ 高周波高電圧発生回路
８２３ カップリングコイル
８２４ シリコンスイッチ
８３０ アーク加工用電極
８４０ 起動スイッチ
８５０ 交流電源
８６０ 被加工物
９００ パルスアーク溶接装置
９０１ パルス溶接電源
９０２ 電極
９０３ 溶接トーチ
９０４ トーチ駆動部
９０５ アーク電圧検出部
９０６ 平均化処理部
９０７ アーク電圧比較部
９０８ パルス電流検出部
９１０ 母材
９２０ アーク
９３０ アーク電圧基準値
ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３ 信号
Ｗ１ 溶接電流
Claims (5)
- 溶接電力を出力する溶接出力部と、
前記溶接出力部と、溶接電極および母材に接続される高周波印加部と、
スイッチを有するリレー基板と、
前記溶接電極および前記母材に、前記リレー基板を介して接続され、前記溶接電極と前記母材との間の電圧を検出する電圧検出部と、
前記溶接出力部と、前記高周波印加部と、前記リレー基板と、前記電圧検出部とに接続され、前記電圧検出部から前記電圧を示す信号を受信し、前記溶接出力部を制御する溶接制御部と、を備え、
前記溶接制御部は、前記リレー基板の前記スイッチの開閉を制御し、かつ、前記高周波印加部のオンとオフを制御する
アーク溶接装置。 - 前記溶接制御部は、前記リレー基板の前記スイッチを開にしてから、前記高周波印加部をオンにし、前記溶接電極と前記母材との間に高周波電圧を印加する
請求項１記載のアーク溶接装置。 - 前記溶接制御部は、前記高周波印加部をオフにしてから、前記リレー基板をオンにし、前記溶接電極と前記母材との間に直流電圧を印加する
請求項１記載のアーク溶接装置。 - 前記スイッチは第１のスイッチと第２のスイッチを有しており、
前記第１のスイッチは、前記溶接電極と前記電圧検出部に接続されており、前記第２のスイッチは、前記母材と前記電圧検出部に接続されている
請求項１記載のアーク溶接装置。 - 溶接電極と母材との間の電圧を測定する検出線を遮断する遮断工程と、
前記溶接電極と前記母材との間に高周波電圧を印加してアークを発生させる高周波印加工程と、
遮断した前記検出線を接続し、前記溶接電極と前記母材との間に直流電圧を印加する溶接工程とを備えた
アーク溶接方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016-017601 | 2016-02-02 | ||
| JP2016017601 | 2016-02-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2017134714A1 true WO2017134714A1 (ja) | 2017-08-10 |
Family
ID=59501032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2016/005065 WO2017134714A1 (ja) | 2016-02-02 | 2016-12-06 | アーク溶接装置およびアーク溶接方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2017134714A1 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5731477A (en) * | 1980-07-31 | 1982-02-19 | Mitsubishi Electric Corp | Pulse arc welding machine |
| JPH06262363A (ja) * | 1993-03-10 | 1994-09-20 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | プラズマアーク電源装置 |
| JPH07241678A (ja) * | 1994-03-07 | 1995-09-19 | Miyachi Technos Kk | Ｔｉｇ溶接のアーク電圧測定装置 |
-
2016
- 2016-12-06 WO PCT/JP2016/005065 patent/WO2017134714A1/ja active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
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|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
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