WO2018074267A1 - ワイヤ送給装置及びアーク溶接装置 - Google Patents

ワイヤ送給装置及びアーク溶接装置 Download PDF

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WO2018074267A1
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feeding
wire
unit
welding
speed
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雅博 井上
森田 幸也
寿朗 宮原
元 辻井
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株式会社ダイヘン
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    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/133Means for feeding electrodes, e.g. drums, rolls, motors
    • B23K9/1336Driving means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K9/1075Parallel power supply, i.e. multiple power supplies or multiple inverters supplying a single arc or welding current
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Definitions

  • the present invention relates to a wire feeding device and an arc welding device for feeding a welding wire to a welding torch.
  • the consumable electrode type arc welding system includes a wire feeding device that feeds a welding wire from a wire supply source to a welding torch, and a power supply device.
  • a push-pull type wire feeding device is provided on a push feeder that pushes a welding wire from a wire supply source such as a wire reel or a pack wire to a welding torch, and an arm of a welding robot, and the welding pushed out by the push feeder.
  • a pull feeder for drawing the wire and feeding it to the welding torch. Normally, the push feeder is torque controlled, and the pull feeder is speed controlled (for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 since the push feeder is torque-controlled, the responsiveness of the wire feeding speed is poor, and when the pull-side feeding speed fluctuates rapidly, the push side changes the pull-side feeding speed. There was a problem that the welding wire could slip and buckle. This problem is particularly noticeable in high-current welding that requires high-speed feeding of the welding wire. Moreover, torque adjustment on the push side is necessary according to the state of the welding wire path and the wire diameter.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a wire feeding device and an arc welding device capable of stably feeding a welding wire to a welding torch at a required speed. It is in.
  • the wire feeding device is a wire feeding device that feeds a welding wire from a wire supply source to a welding torch, and is arranged between the wire supply source and the welding torch, and from the wire supply source.
  • An intermediate wire supply source that temporarily accommodates the supplied welding wire and supplies the accommodated welding wire to the welding torch, and a first feed that feeds the welding wire of the wire supply source to the intermediate wire supply source.
  • a feed control unit for controlling the speed of each.
  • the wire feeding by the first feeding unit and the second feeding unit are both speed controlled, basically, the feeding speed of the first feeding unit follows the second feeding unit. The problem of delay does not occur, and high response of wire feeding can be realized.
  • the intermediate wire supply source is provided between the first feeding unit and the second feeding unit, it is not necessary to synchronize the first feeding unit and the second feeding unit with high accuracy, and the welding wire can be obtained at a required speed. Can be stably fed to the welding torch.
  • the wire feeding device according to the present invention does not require torque adjustment required for torque control.
  • the feeding control unit is configured by each feeding unit so that the feeding speeds of the welding wires by the first feeding unit and the second feeding unit are substantially the same. Speed control the feeding.
  • the welding wire is stably fed to the welding torch at the feeding speed. Can do.
  • the wire feeding device includes a detection unit that detects an accommodation amount of the welding wire accommodated in the intermediate wire supply source, and the feeding control unit is configured to perform a predetermined operation based on a detection result of the detection unit.
  • the feeding speed of the welding wire by the first feeding unit is corrected so that a fixed amount of welding wire is accommodated in the intermediate wire supply source.
  • the feeding speed of the welding wire by the first feeding unit is corrected so that a predetermined amount of welding wire is accommodated in the intermediate wire supply source. Therefore, even if a difference occurs in the welding wire feeding speed between the first feeding unit and the second feeding unit, a predetermined amount of welding wire is secured in the intermediate wire supply source, and the welding wire is stably transferred to the welding torch. Can be supplied.
  • the predetermined amount has an upper limit value and a lower limit value
  • the feeding control unit is configured such that when the accommodation amount detected by the detection unit is larger than the upper limit value, The feeding speed is corrected so as to reduce the feeding speed of the welding wire by the first feeding unit according to the difference between the holding amount and the upper limit value, and the holding amount detected by the detection unit is the lower limit.
  • the feeding speed is corrected so that the feeding speed of the welding wire by the first feeding unit is increased according to the difference between the accommodation amount and the lower limit value.
  • a welding wire having a predetermined lower limit value or more and an upper limit value or less is secured in the intermediate wire supply source.
  • the accommodation amount of the welding wire becomes larger than the upper limit value, the feeding speed by the first feeding unit is reduced, and the accommodation amount is suppressed.
  • the accommodation amount of a welding wire becomes smaller than a lower limit, the feeding speed by a 1st feeding part becomes large, and the accommodation amount increases.
  • the feeding control unit is configured such that when the accommodation amount detected by the detection unit is not less than the lower limit value and not more than the upper limit value, the rate of change of the accommodation amount is correct.
  • the feed rate of the welding wire by the first feed unit is corrected to be small, and the rate of change of the accommodation amount is negative, the feed rate of the welding wire by the first feed unit Correct so that becomes larger.
  • the accommodation amount of the welding wire is stabilized at the current accommodation amount. Therefore, the accommodation amount of the welding wire accommodated in the intermediate wire supply source does not vibrate, the accommodation state of the welding wire in the intermediate wire supply source can be stabilized, and the welding wire can be stably welded. Can be supplied to.
  • An arc welding apparatus includes the above-described wire feeding device and a power supply device that supplies a welding current to a welding wire fed to a base material by the wire feeding device. An arc is generated between the welds to weld the base material.
  • the welding wire can be stably fed to the welding torch at a required speed, and the base metal can be arc-welded.
  • the power supply device includes a first power supply and a second power supply connected in parallel, and the feed control unit is provided in the first power supply, and the first feed A first control unit that controls the speed of feeding by the unit, and a second control unit that is provided in the second power source and controls the speed of feeding by the second feeding unit, the second power source A transmission unit that transmits to the first power source the speed information indicating the welding wire feeding speed by the second feeding unit, and the first power source receives the speed information transmitted from the second power source.
  • a receiving unit is provided, and the first control unit performs speed control on feeding by the first feeding unit based on speed information received by the receiving unit.
  • the power supply device includes at least two power supplies connected in parallel, that is, a first power supply and a second power supply, and the first control unit provided in the first power supply speeds up the first feeding unit.
  • the second control unit provided in the second power source controls the speed of the second feeding unit.
  • the second power source transmits speed information indicating the welding wire feeding speed by the second feeding unit to the first power source, and the first power source receives the speed information transmitted from the second power source.
  • the first controller controls the speed of the first feeding unit based on the speed information. Accordingly, even if the power supply is provided with only one port for outputting a speed command to the feeding unit, the welding wire feeding by the first feeding unit and the second feeding unit is speed-controlled respectively. can do.
  • the welding wire can be stably fed to the welding torch at a required speed.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an intermediate wire supply source and a power supply device according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an intermediate wire supply source and a power supply device according to Embodiment 2.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the correction method of feeding speed. It is a graph which shows the relationship between the rotation angle of the bar member detected by the accommodation amount detection part, and the correction amount of feeding speed. It is a graph which shows the relationship between the change rate of the rotation angle of the bar member detected by the accommodation amount detection part, and the correction amount of feeding speed.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a processing procedure of a feed control unit according to the second embodiment. It is a schematic diagram which shows one structural example of the arc welding system which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a processing procedure of a first control unit and a second control unit according to the third embodiment. It is a schematic diagram which shows one structural example of the arc welding system which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an arc welding system according to the first embodiment.
  • the arc welding system according to the present embodiment is a consumable electrode type gas shielded arc welder, and includes a welding robot 1, a robot control device 2, a wire supply source 3, a wire feeding device 4, and a power supply device 5. Is provided.
  • the welding robot 1 automatically performs arc welding of the base material A.
  • the welding robot 1 includes a base 11 that is fixed to an appropriate location on the floor surface.
  • a plurality of arms 12 are rotatably connected to the base portion 11 via a shaft portion (not shown).
  • a welding torch 13 is held at the distal end portion of the arm 12 connected to the distal end side.
  • a motor is provided at the connecting portion of the arm 12, and each arm 12 rotates around the shaft portion by the rotational driving force of the motor. The rotation of the motor is controlled by the robot controller 2.
  • the robot control device 2 can move the welding torch 13 up, down, front, back, left, and right with respect to the base material A by rotating each arm 12.
  • an encoder that outputs a signal indicating the rotational position of the arm 12 to the robot control device 2 is provided at a connecting portion of each arm 12, and the robot control device 2 is based on a signal output from the encoder. The position of the welding torch 13 is recognized.
  • the welding torch 13 is made of a conductive material such as a copper alloy, and has a cylindrical contact tip that guides the welding wire W to the base material A to be welded and supplies a welding current necessary for generating an arc.
  • the contact tip contacts the welding wire W that is inserted through the contact tip, and supplies a welding current to the welding wire W.
  • the welding torch 13 has a hollow cylindrical shape surrounding the contact tip, and has a nozzle for injecting a shielding gas from the opening at the tip to the base material A.
  • the shield gas is for preventing oxidation of the base material A and the welding wire W melted by the arc.
  • the shield gas is, for example, carbon dioxide, a mixed gas of carbon dioxide and argon, an inert gas such as argon, or the like.
  • the wire supply source 3 accommodates the welding wire W in the welding torch 13 so that it can be fed out.
  • the welding wire W is, for example, a solid wire and has a diameter of 0.8 mm to 1.6 mm and functions as a consumable electrode.
  • the wire supply source 3 is a pack wire housed in a pail pack in a spirally wound state, or a reel wire wound around a wire reel.
  • the wire feeding device 4 is arranged between the wire supply source 3 and the welding torch 13, temporarily stores the welding wire W supplied from the wire supply source 3, and transfers the stored welding wire W to the welding torch 13.
  • An intermediate wire supply source 41 is provided.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the intermediate wire supply source 41 and the power supply device 5 according to the first embodiment.
  • the intermediate wire supply source 41 absorbs the difference in the wire feeding speed of each part in the feeding path and reduces the feeding load of the welding wire W on the welding torch 13 side.
  • the intermediate wire supply source 41 includes a hollow substantially rectangular parallelepiped housing 41 a that accommodates the welding wire W.
  • An inlet 41b into which the welding wire W supplied from the wire supply source 3 is introduced is formed on the side surface of the casing 41a, and a welding wire accommodated inside the casing 41a is formed on the upper surface of the casing 41a.
  • An outlet 41c for sending W is formed.
  • the welding wire W drawn into the housing 41a is accommodated in an arcuate shape between the inlet 41b and the outlet 41c.
  • the wire supply source 3 and the inlet 41b of the intermediate wire supply source 41 are connected by a first conduit cable 4a through which the welding wire W is inserted.
  • the inlet 41b inside the casing 41a is provided with a first feeding part 41d that pulls out the welding wire W from the wire supply source 3 and pushes the welding wire W into the casing 41a through the inlet 41b.
  • the first feeding part 41d has a pair of rollers facing each other at a position where the welding wire W introduced from the inlet part 41b can be sandwiched. At least one of the rollers is rotationally driven by a first motor 41e capable of speed control.
  • the first feeding unit 41d can feed the welding wire W at a speed of, for example, 30 m / min to 100 m / min or more.
  • the intermediate wire supply source 41 is provided with an input port 41f to which a speed command signal output from the power supply device 5 is input, and the first motor 41e has a speed corresponding to the speed command signal input to the input port 41f. Rotate the roller with.
  • the first motor 41e detects the rotation speed of the roller by an encoder (not shown), and operates so that the rotation speed of the roller rotates at a rotation speed according to the speed command signal.
  • the welding wire W drawn into the housing 41a from the first conduit cable 4a via the inlet 41b is bent into an arbitrary shape, and a predetermined amount of the welding wire W is accommodated in the housing 41a.
  • the welding wire W is curved and accommodated in an arc shape.
  • a member for guiding the welding wire W may be provided inside the housing 41a so that the welding wire W is accommodated without being entangled in a predetermined space region.
  • guide rollers 41g are respectively provided at the entrance 41b and the exit 41c inside the housing 41a.
  • the guide roller 41g on the inlet portion 41b side is disposed on the outlet side of the first feeding portion 41d, and can be guided from the inlet portion 41b to the inside of the housing 41a with the welding wire W interposed therebetween.
  • the guide roller 41g on the outlet 41c side has a pair of rollers facing each other at a position where the welding wire W is sandwiched between the guide roller 41g and the outlet 41c from the inside of the housing 41a.
  • the guide roller 41g may be rotationally driven by a motor that rotates in synchronization with the first motor 41e, or may be passively rotated.
  • the welded wire W is fed to the welding torch 13.
  • At least one roller is rotationally driven by a second motor 42a capable of speed control.
  • the second feeding unit 42 can feed the welding wire W at a speed of, for example, 30 m / min to 100 m / min or more.
  • the second feeding unit 42 rotates the roller according to a speed command signal output from the power supply device 5.
  • the second motor 42a detects the rotational speed of the roller by an encoder (not shown), and operates so that the rotational speed of the roller rotates at a rotational speed corresponding to the speed command signal.
  • the power supply device 5 is connected to the contact tip of the welding torch 13 and the base material A through a power supply cable, and supplies a power supply unit 5a that supplies a welding current, and a feed control unit 5b that controls the feed speed of the welding wire W. And a first speed command output unit 5c and a second speed command output unit 5d that output speed command signals to the first feeding unit 41d and the second feeding unit 42, respectively.
  • the power feeding unit 5a is an insulating type switching power supply, and performs AC / DC conversion of alternating current into required direct current, and supplies the direct current subjected to AC / DC conversion to a load.
  • the power supply unit 5a includes a power supply circuit that outputs a PWM-controlled DC current, a signal processing unit that controls the operation of the power supply circuit, a voltage detection unit, a current detection unit, and the like.
  • the voltage detection unit detects a voltage applied to the welding torch 13 and the base material A, and outputs a voltage value signal indicating the detected voltage value to the signal processing unit.
  • the current detection unit is supplied to the welding wire W from the power supply device 5 via the welding torch 13, for example, detects a welding current flowing through the arc, and outputs a current value signal indicating the detected current value to the signal processing unit.
  • the signal processing unit outputs a signal for PWM control of the power supply circuit to the power supply circuit based on the voltage value signal, the current value signal, the set value of the welding condition, and the like.
  • the power supply circuit includes an AC-DC converter for AC / DC conversion of commercial AC, an inverter circuit for converting AC / DC converted DC into required AC, and a rectifier circuit for rectifying the converted AC.
  • the power supply device 5 is configured to receive an output instruction signal from the robot control device 2 via the control communication line, and the power supply unit 5a is welded to the power supply circuit using the output instruction signal as a trigger. Start supplying current.
  • the feeding control unit 5b sends a speed command signal indicating a feeding speed according to the welding condition to the first speed command output unit 5c and the second speed command output unit 5d.
  • the speed command signal output to the first feeding unit 41d and the speed command signal output to the second feeding unit 42 are substantially the same, and the first feeding unit 41d and the second feeding unit 42 are substantially the same speed.
  • the welding wire W is fed. Since there is a difference in the diameters of the rollers constituting the first feeding unit 41d and the second feeding unit 42, the speed command signal output to the first feeding unit 41d and the second feeding unit 42 is It is not necessarily exactly the same.
  • the substantially identical speed command signals include those that are different from each other within a range in which a predetermined amount of the welding wire W is accommodated in the intermediate wire supply source 41 without causing problems such as slipping and buckling of the welding wire W. .
  • the feeding control unit 5b of the power supply device 5 sends substantially the same speed command signal according to the welding conditions to the first feeding. It outputs to the part 41d and the 2nd feeding part 42, and speed control of feeding of the welding wire W by the 1st and 2nd feeding parts 41d and 42 is carried out.
  • the first feeding unit 41d and the second feeding unit 42 rotate the roller according to the speed command signal output from the power supply device 5, and feed the welding wire W at a required speed. Therefore, the tracking delay of the feeding speed that becomes a problem in torque control does not occur, and high response of wire feeding can be realized.
  • the intermediate wire supply source 41 since the intermediate wire supply source 41 is provided, it is not necessary to synchronize the welding wire W by the first and second feeding parts 41d and 42 with high precision, and the welding torch 13 can stably weld the welding wire W at a required speed. Can be sent to.
  • the difference in feeding speed can be minimized, and the housing 41a can be miniaturized.
  • the welding wire W is stably fed from the intermediate wire supply source 41 to the welding torch 13. Can do.
  • the welding wire W can be stably fed to the welding torch 13 even when the wire supply source 3 is arranged at a position away from the welding robot 1 and the first conduit cable 4a is long.
  • the example in which the first feeding unit 41d is provided inside the housing 41a of the intermediate wire supply source 41 has been described.
  • the first feeding unit 41d and the intermediate wire supply source 41 are separately provided. You may comprise.
  • the installation location of the separate first feeding unit 41 d is not necessarily limited, and may be provided in the wire supply source 3.
  • the example in which the intermediate wire supply source 41 is arranged on the welding robot 1 has been described, but the installation location of the intermediate wire supply source 41 is not particularly limited and may be provided on the arm 12 of the welding robot 1.
  • the wire feeding device includes the pair of intermediate wire supply source 41 and the first feeding unit 41d has been described, but a plurality of sets of the intermediate wire supply source 41 and the first feeding unit 41d are provided. May be provided.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the intermediate wire supply source 241 and the power supply device 205 according to the second embodiment.
  • the intermediate wire supply source 241 according to the second embodiment includes a casing 41a similar to that of the first embodiment, and includes an inlet portion 41b, an outlet portion 41c, a first feeding portion 41d, a first motor 41e, an input port 41f, and a guide roller. 41g is provided.
  • the intermediate wire supply source 241 includes an accommodation amount detection unit 241 h that detects the accommodation amount of the welding wire W.
  • the accommodation amount detection unit 241h includes a bar member 241i whose one end is rotatably fixed.
  • a pair of curvature detection rollers 241j that sandwich the curved portion of the welding wire W are rotatably supported at the other end of the bar member 241i.
  • the accommodation amount detection unit 241h is a rotational position sensor that detects the rotational position of the bar member 241i, and the accommodation amount detection unit 241h detects the accommodation amount of the welding wire W by detecting the rotation position of the bar member 241i.
  • the detection signal indicating the capacity can be output to the power supply device 205 via the output port 241k.
  • the accommodation amount detector 241h provided with the rotational position sensor is an example, and the accommodation amount of the welding wire W may be detected optically using an infrared sensor or the like. Further, the accommodation amount detection unit 241h may be configured using a limit switch that contacts the accommodated welding wire W and is turned on / off according to the accommodation amount of the welding wire W.
  • the power supply device 205 includes a power feeding unit 5a, a feed control unit 5b, a first speed command output unit 5c, and a second speed command output unit 5d, and further includes an intermediate wire supply source.
  • a signal input unit 205e to which the detection signal output from 241 is input is provided.
  • the power supply device 205 corrects the feeding speed indicated by the speed command to the first feeding unit 41d based on the detection signal input to the signal input unit 205e, and sends the corrected speed command signal to the first feeding unit. Output to 41d.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a method for correcting the feeding speed
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the rotation angle of the bar member 241i detected by the accommodation amount detector 241h and the feeding speed correction amount. is there.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 5 indicates the rotation angle of the bar member 241i
  • the vertical axis indicates the correction amount of the speed command.
  • the rotation angle of the rod member 241 i increases or decreases according to the amount of welding wire W accommodated in the intermediate wire supply source 241.
  • the rotation angle of the rod member 241i decreases as the capacity of the welding wire W increases (rotates clockwise in FIGS.
  • a predetermined amount of welding wire W is accommodated in the intermediate wire supply source 241.
  • the predetermined amount is an accommodation amount of the welding wire W to be accommodated in the intermediate wire supply source 241 and has a lower limit value and an upper limit value. That is, the predetermined amount has a certain width.
  • the rotation angle of the rod member 241i when the accommodation amount of the welding wire W is an intermediate value between the upper limit value and the lower limit value is set to 0 degree.
  • the target angle range shown in FIG. 4 is the rotation angle of the bar member 241i corresponding to a predetermined amount.
  • the rotation angle of the bar member 241i corresponding to the upper limit value is, for example, -5 degrees, and the rotation angle of the bar member 241i corresponding to the lower limit value is 5 degrees.
  • the feeding control unit 5b increases the feeding speed by the first feeding unit 41d when the accommodation amount of the welding wire W is smaller than the lower limit value, for example, when the rotation angle of the bar member 241i is 5 degrees or more. That is, the rotation speed of the roller of the first feeding unit 41d is increased. Specifically, the feed control unit 5b calculates a correction amount (%) proportional to the difference between the rotation angle of the bar member 241i detected by the accommodation amount detection unit 241h and the angle corresponding to the lower limit value. . Then, the feed control unit 5b adds a value obtained by multiplying the feed rate before correction, that is, the feed rate of the second feed unit 42 by the correction amount (%) to the feed rate. By doing so, the feeding speed of the first feeding unit 41d is corrected. The feeding control unit 5b outputs a speed command signal indicating the corrected feeding speed to the first feeding unit 41d.
  • the feeding control unit 5b sets the feeding speed of the first feeding unit 41d when the accommodation amount of the welding wire W is larger than the upper limit value, for example, when the rotation angle of the rod member 241i is ⁇ 5 degrees or less. Decrease. That is, the rotational speed of the roller of the first feeding unit 41d is decreased. Specifically, the feed control unit 5b calculates a correction amount (%) proportional to the difference between the rotation angle of the bar member 241i detected by the accommodation amount detection unit 241h and the angle corresponding to the lower limit value. . Then, the feeding control unit 5b multiplies the feeding speed before correction, that is, the feeding speed of the second feeding unit 42 by a negative correction amount (%), and obtains the value obtained by the multiplication. By adding to the feeding speed, the feeding speed of the first feeding unit 41d is corrected. The feeding control unit 5b outputs a speed command signal indicating the corrected feeding speed to the first feeding unit 41d.
  • the feed control unit 5b When the accommodation amount of the welding wire W is the lower limit value or more and the upper limit value or less, that is, when the rotation angle of the bar member 241i is within the target angle range, the feed control unit 5b The feeding speed is not corrected according to the rotation angle. In other words, the feed control unit 5b does not perform deviation control based on the difference between the rotation angle of the bar member 241i and a target angle, for example, 0 degrees.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the rate of change of the rotation angle of the bar member 241i detected by the accommodation amount detector 241h and the correction amount of the feeding speed.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 6 indicates the rate of change of the rotation angle of the bar member 241i, and the vertical axis indicates the correction amount of the speed command.
  • a correction amount that is directly proportional to the rate of change of the rotation angle of the bar member 241i is calculated.
  • the feeding control unit 5b adds the feeding speed before correction, that is, the value obtained by multiplying the feeding speed of the first feeding unit 41d by the correction amount (%) to the feeding speed.
  • the feeding control unit 5b outputs a speed command signal indicating the corrected feeding speed to the first feeding unit 41d.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a processing procedure of the feed control unit 5b according to the second embodiment.
  • the feed control unit 5b detects the accommodation amount of the welding wire W by the accommodation amount detection unit 241h (step S211), and determines whether or not the accommodation amount is within a predetermined amount range (step S212).
  • the feed controller 5b feeds according to the welding condition according to the rate of change of the storage amount as shown in FIG. Is corrected (step S213).
  • step S212 When it is determined that the storage amount is out of the predetermined amount range (step S212: NO), the feeding control unit 5b responds to the difference between the upper limit value or the lower limit value of the predetermined amount and the storage amount as shown in FIG. Then, the feeding speed corresponding to the welding conditions is corrected (step S214).
  • the feed control unit 5b that has finished the process of step S213 or step S214 outputs a speed command signal indicating the corrected feed speed to the first feed unit 41d via the first speed command output unit 5c ( Step S215).
  • the feed control unit 5b outputs a speed command signal indicating a feed rate according to the welding condition to the second feed unit 42 via the second speed command output unit 5d (step S216).
  • the feeding control unit 5b proportionally controls the feeding speed of the welding wire W by the first feeding unit 41d when the accommodation amount of the welding wire W in the intermediate wire supply source 241 is outside the predetermined range. And when it exists in the range of the said predetermined amount, differential feeding control of the feeding speed of the welding wire W by the 1st feeding part 41d is carried out.
  • the accommodation amount of the welding wire W accommodated in the housing 41a is monitored, and the intermediate wire supply source 241 is provided. Since the fixed amount of welding wire W is accommodated, the welding wire W can be stably fed from the intermediate wire supply source 241 to the welding torch 13.
  • the feeding speed of the welding wire W by the first feeding unit 41d is proportionally controlled. That is, when the accommodation amount of the welding wire W becomes larger than the upper limit value, the accommodation amount is decreased by correcting so that the feeding speed by the first feeding unit 41d is reduced. On the contrary, when the accommodation amount of welding wire W becomes smaller than a lower limit, it correct
  • the intermediate wire supply source 241 by providing a predetermined amount to be accommodated in the intermediate wire supply source 241, it is possible to prevent the feeding speed of the welding wire W by the first feeding unit 41d from changing unnecessarily. That is, the accommodation state of the welding wire W in the intermediate wire supply source 241 can be stabilized.
  • the feeding speed of the welding wire W by the first feeding unit 41d is differentially controlled. Therefore, when the accommodation amount of the welding wire W accommodated in the intermediate wire supply source 241 is within a predetermined amount range, the feeding by the first feeding unit 41d is controlled so as not to fluctuate from the current accommodation amount. The accommodation state of the welding wire W in the intermediate wire supply source 241 can be stabilized.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an arc welding system according to the third embodiment.
  • the power supply device 305 according to the third embodiment includes a first power supply 351 and a second power supply 352 that are connected in parallel to a common load related to arc welding, and that supplies power to the load, and outputs a large current. be able to.
  • the first power supply 351 and the second power supply 352 are connected by a communication line.
  • the second power supply 352 functions as a master power supply that controls the outputs of the first and second power supplies 351 and 352 by transmitting PWM control information to the first power supply 351 via the communication line.
  • the first power supply 351 functions as a slave power supply that receives the PWM control information transmitted from the second power supply 352 and controls the output based on the received PWM control information.
  • the second power source 352 includes a second power feeding unit 352a, a second control unit 352b, a second speed command output unit 352c, a second signal input / output unit 352d, and a second communication unit 352e.
  • the configurations of the second power supply unit 352a, the second control unit 352b, and the second speed command output unit 352c are the same as the configuration of the power supply device 5 described in the second embodiment.
  • the second control unit 352b outputs a speed command signal from the second speed command output unit 352c to the second feeding unit 42, and controls the feeding of the welding wire W by the second feeding unit 42.
  • the second signal input / output unit 352d is a terminal to which an external device is connected, and a signal is input / output.
  • an operating device for operating the arc welding apparatus is connected to the terminal.
  • the second communication unit 352e is a communication circuit for transmitting / receiving various information to / from the first power supply 351.
  • the second communication unit 352e transmits and receives information according to, for example, an HCI (Host Control Interface) communication standard.
  • the second power supply 352 whose operation mode is the master power supply mode receives the PWM control information calculated by the second power feeding unit 352a of the own device and the speed information of the second feeding unit 42 via the second communication unit 352e. Transmit to the first power supply 351 operating in the slave power supply mode.
  • the first power supply 351 has the same configuration as the second power supply 352, and includes a first power feeding unit 351a, a first control unit 351b, a first speed command output unit 351c, a first signal input / output unit 351d, and a first communication unit. 351e.
  • the first power supply 351 receives the PWM control information and speed information transmitted from the second power supply 352 operating in the master power supply mode by the first communication unit 351e.
  • the first power supply unit 351a outputs a welding current based on the received PWM control information.
  • the first control unit 351b corrects the speed information received by the first communication unit 351e based on the signal input to the first signal input / output unit 351d, and outputs a speed command signal indicating the corrected speed information.
  • the first speed command output unit 351c outputs to the first feeding unit 41d.
  • the method of correcting the feeding speed by the first feeding unit 41d is as described in the second embodiment, and the first control unit 351b sends a speed command signal from the first speed command output unit 351c to the first feeding unit 41d.
  • the speed of the feeding of the welding wire W by the first feeding unit 41d is controlled.
  • the first control unit 351b of the first power supply 351 receives the speed information transmitted from the second power supply 352 by the first communication unit 351e (step S313).
  • the first control unit 351b detects the accommodation amount of the welding wire W by the accommodation amount detection unit 241h (step S314), and determines whether or not the accommodation amount is within a predetermined amount range (step S315).
  • the first control unit 351b performs the feeding indicated by the received speed information according to the change rate of the storage amount as illustrated in FIG. The speed is corrected (step S316).
  • step S315 When it is determined that the storage amount is outside the predetermined amount range (step S315: NO), the first control unit 351b responds to the difference between the upper limit value or the lower limit value of the predetermined amount and the storage amount as shown in FIG. Then, the feeding speed indicated by the received speed information is corrected (step S317).
  • the first control unit 351b that has finished the process of step S316 or step S317 outputs a speed command signal indicating the corrected feeding speed to the first feeding unit 41d via the first speed command output unit 351c ( Step S318).
  • a port that outputs a speed command to the first feeding unit 41d and the second feeding unit 42 that is, the first speed. Even if only one command output unit 351c and second speed command output unit 352c are provided in each of the first power supply 351 and the second power supply 352, the first feeding unit 41d and the second feeding unit 42 are provided. The speed of the feeding of the welding wire W can be controlled.
  • the configuration in which the first power supply 351 and the second power supply 352 control the speed of the first feeding unit 41d and the second feeding unit 42, respectively, is described.
  • three or more power supplies are connected in parallel. You may let them.
  • a plurality of sets of intermediate wire supply sources and first feeding units are further provided, and the plurality of power sources control the speed of feeding of the welding wire W by the plurality of first feeding units and the second feeding unit. You may comprise.
  • the first power source 351 functioning as a slave power source controls the feeding of the first feeding unit 41d
  • the second power source 352 functioning as a master power source is the second feeding unit.
  • the configuration for controlling the feeding of 42 has been described, conversely, the second power source 352 of the master power source controls the feeding of the first feeding unit 41d, and the first power source 351 of the slave power source is the second feeding unit 42.
  • the feeding may be controlled.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an arc welding system according to the fourth embodiment.
  • the wire feeding device 404 according to the fourth embodiment includes a third feeding unit 443 that pulls out the welding wire W from the wire supply source 3 and pushes it out to the intermediate wire supply source 41.
  • the third feeding unit 443 includes, for example, a roller whose torque is controlled, and feeding of the welding wire W by the third feeding unit 443 is controlled by the power supply device 5.
  • the welding wire W can be fed to the welding torch 13 more stably.

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Abstract

溶接ワイヤ(W)をワイヤ供給源から溶接トーチへ送給するワイヤ送給装置は、ワイヤ供給源及び溶接トーチの間に配され、ワイヤ供給源から供給される溶接ワイヤ(W)を一時的に収容し、収容された溶接ワイヤ(W)を溶接トーチへ供給する中間ワイヤ供給源(41)と、ワイヤ供給源の溶接ワイヤ(W)を中間ワイヤ供給源(41)へ送給する第1送給部(41d)と、中間ワイヤ供給源(41)に収容された溶接ワイヤ(W)を溶接トーチへ送給する第2送給部(42)と、第1送給部(41d)及び第2送給部(42)による溶接ワイヤ(W)の送給をそれぞれ速度制御する送給制御部(5b)とを備える。

Description

ワイヤ送給装置及びアーク溶接装置
 本発明は、溶接トーチへ溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置及びアーク溶接装置に関する。
 消耗電極式のアーク溶接システムは、溶接ワイヤをワイヤ供給源から溶接トーチへ送給するワイヤ送給装置と、電源装置とを備える。プッシュプル方式のワイヤ送給装置は、ワイヤリール、パックワイヤ等のワイヤ供給源から溶接ワイヤを溶接トーチへ押し出すプッシュフィーダと、溶接ロボットのアーム等に設けられており、プッシュフィーダによって押し出された溶接ワイヤを引き込み、溶接トーチへ送給するプルフィーダとを備える。通常、プッシュフィーダはトルク制御、プルフィーダは速度制御される(例えば、特許文献1)。
特開2006-907号公報
 しかしながら、特許文献1においては、プッシュフィーダをトルク制御しているため、ワイヤ送給速度の応答性が悪く、プル側の送給速度が急激に変動した場合、プッシュ側がプル側の送給速度変化に追従できず、溶接ワイヤの滑り、座屈等が発生するという問題があった。特に、溶接ワイヤの高速送給が必要な大電流溶接において、この問題が顕著になる。また、溶接ワイヤ経路の状態、ワイヤ径に応じて、プッシュ側のトルク調整が必要である。
 本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、所要の速度で溶接ワイヤを安定的に溶接トーチへ送給することができるワイヤ送給装置及びアーク溶接装置を提供することにある。
 本発明に係るワイヤ送給装置は、溶接ワイヤをワイヤ供給源から溶接トーチへ送給するワイヤ送給装置であって、前記ワイヤ供給源及び前記溶接トーチの間に配され、前記ワイヤ供給源から供給される溶接ワイヤを一時的に収容し、収容された溶接ワイヤを前記溶接トーチへ供給する中間ワイヤ供給源と、前記ワイヤ供給源の溶接ワイヤを前記中間ワイヤ供給源へ送給する第1送給部と、前記中間ワイヤ供給源に収容された溶接ワイヤを前記溶接トーチへ送給する第2送給部と、前記第1送給部及び前記第2送給部による溶接ワイヤの送給をそれぞれ速度制御する送給制御部とを備える。
 本発明にあっては、第1送給部及び第2送給部によるワイヤ送給が共に速度制御されるため、基本的に第2送給部に対する第1送給部の送給速度の追従遅れの問題は発生せず、ワイヤ送給の高応答性を実現することができる。また、第1送給部及び第2送給部間に中間ワイヤ供給源を備えるため、第1送給部及び第2送給部を高精度で同期させる必要が無く、所要の速度で溶接ワイヤを安定的に溶接トーチへ送給することができる。更に、本発明に係るワイヤ送給装置にあっては、トルク制御に必要とされるトルク調整が不要である。
 本発明に係るワイヤ送給装置は、前記送給制御部は、前記第1送給部及び前記第2送給部による溶接ワイヤの送給速度が略同一になるように、各送給部による送給を速度制御する。
 本発明にあっては、第1送給部及び第2送給部による溶接ワイヤの送給速度が略同一であるため、当該送給速度で溶接ワイヤを安定的に溶接トーチへ送給することができる。
 本発明に係るワイヤ送給装置は、前記中間ワイヤ供給源に収容された溶接ワイヤの収容量を検出する検出部を備え、前記送給制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、所定量の溶接ワイヤが前記中間ワイヤ供給源に収容されるように前記第1送給部による溶接ワイヤの送給速度を補正する。
 本発明にあっては、中間ワイヤ供給源に所定量の溶接ワイヤが収容されるように、前記第1送給部による溶接ワイヤの送給速度が補正される。従って、第1送給部及び第2送給部による溶接ワイヤの送給速度に差異が生じても、中間ワイヤ供給源に所定量の溶接ワイヤが確保され、溶接ワイヤを安定的に溶接トーチへ供給することができる。
 本発明に係るワイヤ送給装置は、前記所定量は上限値及び下限値を有し、前記送給制御部は、前記検出部にて検出された収容量が前記上限値よりも大きい場合、前記収容量及び前記上限値の差分に応じて、前記第1送給部による溶接ワイヤの送給速度が小さくなるように送給速度を補正し、前記検出部にて検出された収容量が前記下限値よりも小さい場合、前記収容量及び前記下限値の差分に応じて、前記第1送給部による溶接ワイヤの送給速度が大きくなるように送給速度を補正する。
 本発明にあっては、所定の下限値以上及び上限値以下の溶接ワイヤが中間ワイヤ供給源に確保される。溶接ワイヤの収容量が上限値より大きくなった場合、第1送給部による送給速度が小さくなり、収容量が抑えられる。逆に溶接ワイヤの収容量が下限値より小さくなった場合、第1送給部による送給速度が大きくなり、収容量が増大する。
 本発明に係るワイヤ送給装置は、前記送給制御部は、前記検出部にて検出された収容量が前記下限値以上、かつ前記上限値以下である場合、前記収容量の変化率が正であるとき、前記第1送給部による溶接ワイヤの送給速度が小さくなるように補正し、前記収容量の変化率が負であるとき、前記第1送給部による溶接ワイヤの送給速度が大きくなるように補正する。
 本発明にあっては、所定の下限値以上かつ上限値以下の溶接ワイヤが中間ワイヤ供給源にある場合、溶接ワイヤの収容量は現時点の収容量で安定化する。従って、中間ワイヤ供給源に収容される溶接ワイヤの収容量が振動するようなことは無く、中間ワイヤ供給源における溶接ワイヤの収容状態を安定化させることができ、溶接ワイヤを安定的に溶接トーチへ供給することができる。
 本発明に係るアーク溶接装置は、上記ワイヤ送給装置と、該ワイヤ送給装置によって母材へ送給される溶接ワイヤに溶接電流を供給する電源装置とを備え、溶接ワイヤの先端部及び被溶接部間にアークを発生させて前記母材を溶接する。
 本発明にあっては、所要の速度で溶接ワイヤを安定的に溶接トーチへ送給し、母材をアーク溶接することができる。
 本発明に係るアーク溶接装置は、前記電源装置は、並列接続される第1電源及び第2電源を備え、前記送給制御部は、前記第1電源に設けられており、前記第1送給部による送給を速度制御する第1制御部と、前記第2電源に設けられており、前記第2送給部による送給を速度制御する第2制御部とを備え、前記第2電源は、前記第2送給部による溶接ワイヤの送給速度を示す速度情報を前記第1電源へ送信する送信部を備え、前記第1電源は、前記第2電源から送信された速度情報を受信する受信部を備え、前記第1制御部は、前記受信部にて受信した速度情報に基づいて、前記第1送給部による送給を速度制御する。
 本発明にあっては、電源装置は、並列接続された少なくとも2つの電源、即ち第1電源及び第2電源を備え、第1電源に設けられた第1制御部は第1送給部を速度制御し、第2電源に設けられた第2制御部は第2送給部を速度制御する。第2電源は、第2送給部による溶接ワイヤの送給速度を示す速度情報を第1電源へ送信し、第1電源は、第2電源から送信された速度情報を受信する。第1制御部は、当該速度情報に基づいて、第1送給部を速度制御する。従って、送給部へ速度指令を出力するポートが各電源に一つしか設けられていない構成であっても、第1送給部及び第2送給部による溶接ワイヤの送給をそれぞれ速度制御することができる。
 本発明によれば、所要の速度で溶接ワイヤを安定的に溶接トーチへ送給することができる。
実施形態1に係るアーク溶接システムの一構成例を示す模式図である。 実施形態1に係る中間ワイヤ供給源及び電源装置の一構成例を示す模式図である。 実施形態2に係る中間ワイヤ供給源及び電源装置の一構成例を示す模式図である。 送給速度の補正方法を示す模式図である。 収容量検出部にて検出される棒部材の回転角度と、送給速度の補正量との関係を示すグラフである。 収容量検出部にて検出される棒部材の回転角度の変化率と、送給速度の補正量との関係を示すグラフである。 実施形態2に係る送給制御部の処理手順を示すフローチャートである。 実施形態3に係るアーク溶接システムの一構成例を示す模式図である。 実施形態3に係る第1制御部及び第2制御部の処理手順を示すフローチャートである。 実施形態4に係るアーク溶接システムの一構成例を示す模式図である。
 以下、本発明をその実施形態を示す図面に基づいて詳述する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
(実施形態1)
 図1は、実施形態1に係るアーク溶接システムの一構成例を示す模式図である。本実施形態に係るアーク溶接システムは、消耗電極式のガスシールドアーク溶接機であり、溶接ロボット1と、ロボット制御装置2と、ワイヤ供給源3と、ワイヤ送給装置4と、電源装置5とを備える。
 溶接ロボット1は、母材Aのアーク溶接を自動で行うものである。溶接ロボット1は、床面の適宜箇所に固定される基部11を備える。基部11には、複数のアーム12が図示しない軸部を介して回転可能に連結している。先端側に連結されたアーム12の先端部には、溶接トーチ13が保持されている。アーム12の連結部分にはモータが設けられており、モータの回転駆動力によって軸部を中心に各アーム12が回転する。モータの回転はロボット制御装置2によって制御されている。ロボット制御装置2は、各アーム12を回転させることによって、母材Aに対して溶接トーチ13を上下前後左右に移動させることができる。また、各アーム12の連結部分には、アーム12の回転位置を示す信号をロボット制御装置2へ出力するエンコーダが設けられており、ロボット制御装置2は、エンコーダから出力された信号に基づいて、溶接トーチ13の位置を認識する。
 溶接トーチ13は、銅合金等の導電性材料からなり、溶接対象の母材Aへ溶接ワイヤWを案内すると共に、アークの発生に必要な溶接電流を供給する円筒形状のコンタクトチップを有する。コンタクトチップは、その内部を挿通する溶接ワイヤWに接触し、溶接電流を溶接ワイヤWに供給する。また、溶接トーチ13は、コンタクトチップを囲繞する中空円筒形状をなし、先端の開口から母材Aへシールドガスを噴射するノズルを有する。シールドガスは、アークによって溶融した母材A及び溶接ワイヤWの酸化を防止するためのものである。シールドガスは、例えば炭酸ガス、炭酸ガス及びアルゴンガスの混合ガス、アルゴン等の不活性ガス等である。
 ワイヤ供給源3は、溶接トーチ13へ溶接ワイヤWを繰り出し可能に収容している。溶接ワイヤWは、例えばソリッドワイヤであり、その直径は0.8mm以上1.6mm以下であり、消耗電極として機能する。ワイヤ供給源3は、螺旋状に巻かれた状態でペールパックに収容されたパックワイヤ、あるいはワイヤリールに巻回されたリールワイヤである。
 ワイヤ送給装置4は、ワイヤ供給源3及び溶接トーチ13の間に配され、ワイヤ供給源3から供給される溶接ワイヤWを一時的に収容し、収容された溶接ワイヤWを溶接トーチ13へ供給する中間ワイヤ供給源41を備える。
 図2は、実施形態1に係る中間ワイヤ供給源41及び電源装置5の一構成例を示す模式図である。中間ワイヤ供給源41は、送給経路内における各部のワイヤ送給速度の相違を吸収すると共に、溶接トーチ13側における溶接ワイヤWの送給負荷を低減させるものである。中間ワイヤ供給源41は、溶接ワイヤWを収容する中空略直方体の筐体41aを有する。筐体41aの側面には、ワイヤ供給源3から供給された溶接ワイヤWが導入される入口部41bが形成され、筐体41aの上面部には、筐体41aの内部に収容された溶接ワイヤWを送出する出口部41cが形成されている。筐体41aに引き込まれた溶接ワイヤWは入口部41b及び出口部41cの間で弧状に湾曲した状態で収容される。
 ワイヤ供給源3と、中間ワイヤ供給源41の入口部41bとは、溶接ワイヤWが挿通する第1コンジットケーブル4aによって接続されている。筐体41a内部の入口部41bには、ワイヤ供給源3から溶接ワイヤWを引き出し、入口部41bを介して筐体41a内に溶接ワイヤWを押し出す第1送給部41dが設けられている。第1送給部41dは、入口部41bから導入された溶接ワイヤWを挟むことが可能な位置で対向する1対のローラを有する。少なくとも一方のローラは速度制御可能な第1モータ41eによって回転駆動される。
 第1送給部41dは、例えば30m/分~100m/分以上の速度で溶接ワイヤWの送給を行うことができる。中間ワイヤ供給源41は、電源装置5から出力された速度指令信号が入力される入力ポート41fが設けられており、第1モータ41eは、入力ポート41fに入力された速度指令信号に応じた速度でローラを回転させる。第1モータ41eは、例えば図示しないエンコーダによってローラの回転速度を検出し、ローラの回転速度が、速度指令信号に応じた回転速度で回転するように動作する。
 第1コンジットケーブル4aから入口部41bを介して筐体41a内部へ引き込まれた溶接ワイヤWは、任意形状に湾曲し、所定量の溶接ワイヤWが筐体41a内に収容される。図2に示す例では、溶接ワイヤWは、弧状に湾曲して収容されている。筐体41a内部には、溶接ワイヤWが所定の空間領域内に絡まらずに収容されるように、溶接ワイヤWを案内する部材を設けると良い。例えば、筐体41a内部の入口部41b及び出口部41cにはガイドローラ41gがそれぞれ設けられている。より具体的には、入口部41b側のガイドローラ41gは、第1送給部41dの出側に配されており、溶接ワイヤWを挟み、入口部41bから筐体41a内部へ案内可能な位置で対向する1対のローラを有する。出口部41c側のガイドローラ41gは、溶接ワイヤWを挟み、筐体41a内部から出口部41cへ案内可能な位置で対向する1対のローラを有する。なお、ガイドローラ41gは、第1モータ41eに同期して回転するモータによって回転駆動される構成であっても良いし、受動的に回転するものであっても良い。
 また、ワイヤ送給装置4は、中間ワイヤ供給源41から溶接ワイヤWを引き出し、引き出された溶接ワイヤWを溶接トーチ13へ送給する第2送給部42を備える。第2送給部42は、例えば図1に示すように溶接ロボット1のアーム12に設けられている。第2送給部42は、溶接ワイヤWが挿通する第2コンジットケーブル4bによって中間ワイヤ供給源41の出口部41cに接続され、第3コンジットケーブル4cによって溶接トーチ13に接続されている。中間ワイヤ供給源41は、溶接ロボット1の近傍に並置されている。第2送給部42は、溶接ワイヤWを挟むことが可能な位置で対向する1対のローラを有し、各ローラを回転させることによって、中間ワイヤ供給源41から溶接ワイヤWを引き出し、引き出された溶接ワイヤWを溶接トーチ13へ送給する。少なくとも一方のローラは速度制御可能な第2モータ42aによって回転駆動される。第2送給部42は、例えば30m/分~100m/分以上の速度で溶接ワイヤWの送給を行うことができる。第2送給部42は、電源装置5から出力される速度指令信号によってローラを回転させる。第2モータ42aは、例えば図示しないエンコーダによってローラの回転速度を検出し、ローラの回転速度が、速度指令信号に応じた回転速度で回転するように動作する。
 電源装置5は、給電ケーブルを介して、溶接トーチ13のコンタクトチップ及び母材Aに接続され、溶接電流を供給する給電部5aと、溶接ワイヤWの送給速度を制御する送給制御部5bと、第1送給部41d及び第2送給部42へそれぞれ速度指令信号を出力する第1速度指令出力部5c及び第2速度指令出力部5dとを備える。
 給電部5aは、絶縁型のスイッチング電源であり、交流を所要の直流にAC/DC変換し、交直変換された直流を負荷へ供給する。具体的には、給電部5aは、PWM制御された直流電流を出力する電源回路、電源回路の動作を制御する信号処理部、電圧検出部、電流検出部等を備える。電圧検出部は、溶接トーチ13及び母材Aに印加される電圧を検出し、検出した電圧値を示す電圧値信号を信号処理部へ出力する。電流検出部は、例えば、電源装置5から溶接トーチ13を介して溶接ワイヤWへ供給され、アークを流れる溶接電流を検出し、検出した電流値を示す電流値信号を信号処理部へ出力する。信号処理部は、電圧値信号、電流値信号、溶接条件の設定値等に基づいて、電源回路をPWM制御するための信号を電源回路へ出力する。電源回路は、商用交流を交直変換するAC-DCコンバータ、交直変換された直流をスイッチングにより所要の交流に変換するインバータ回路、変換された交流を整流する整流回路等を備える。電源回路は、信号処理部から出力される信号に従ってインバータ回路をPWM制御し、所定の溶接電流及び電圧を溶接ワイヤWへ出力する。例えば、母材A及び溶接ワイヤW間には、周期的に変動する溶接電圧が印加され、溶接電流が通電する。なお、電源装置5には、制御通信線を介してロボット制御装置2から出力指示信号が入力されるように構成されており、給電部5aは、出力指示信号をトリガにして、電源回路に溶接電流の供給を開始させる。
 送給制御部5bは、給電部5aが溶接電流の供給を開始した場合、溶接条件に応じた送給速度を示す速度指令信号を、第1速度指令出力部5c及び第2速度指令出力部5dから、第1送給部41d及び第2送給部42へそれぞれ出力させる。第1送給部41dへ出力される速度指令信号及び第2送給部42へ出力される速度指令信号は略同一であり、第1送給部41d及び第2送給部42は略同一速度で溶接ワイヤWを送給する。なお、第1送給部41d及び第2送給部42を構成するローラの径の差異等が存在するため、第1送給部41d及び第2送給部42へ出力される速度指令信号は必ずしも完全同一では無い。略同一の各速度指令信号には、溶接ワイヤWの滑り、座屈等の問題が発生せず、所定量の溶接ワイヤWが中間ワイヤ供給源41に収容される範囲において互いに異なるものも含まれる。
 以上の通り、本実施形態1に係るワイヤ送給装置4及びアーク溶接装置によれば、電源装置5の送給制御部5bは、溶接条件に応じた略同一の速度指令信号を第1送給部41d及び第2送給部42へ出力し、第1及び第2送給部41d、42による溶接ワイヤWの送給を速度制御する。第1送給部41d及び第2送給部42は、電源装置5から出力された速度指令信号に従ってローラを回転させ、溶接ワイヤWを所要の速度で送給する。
 従って、トルク制御で問題となる送給速度の追従遅れは発生せず、ワイヤ送給の高応答性を実現することができる。また、中間ワイヤ供給源41を備えるため、第1及び第2送給部41d、42による溶接ワイヤWを高精度に同期させる必要は無く、所要の速度で溶接ワイヤWを安定的に溶接トーチ13へ送給することができる。
 また、溶接ワイヤWが入口部41b及び出口部41cの間で弧状に湾曲した状態で中間ワイヤ供給源41に収容される。従って、ループ状等、溶接ワイヤWを大きく曲げて筐体41a内に収容する場合に比べて、送給負荷を低減することができる。また収容する溶接ワイヤWをループ状にして収容する場合に比べて、筐体41aの内部構造を簡単化することができる。
 更に、第1及び第2送給部41d、42を速度制御することによって、送給速度の差異を最小限に抑えることができ、筐体41aを小型化することができる。
 更に、ワイヤ供給源3及び中間ワイヤ供給源41間における溶接ワイヤWの送給負荷が大きい場合であっても、中間ワイヤ供給源41から安定的に溶接トーチ13へ溶接ワイヤWを送給することができる。例えば、ワイヤ供給源3が溶接ロボット1から離れた位置に配され、第1コンジットケーブル4aが長いときも、溶接トーチ13へ安定的に溶接ワイヤWを送給することができる。
 なお、実施形態1では、第1送給部41dを、中間ワイヤ供給源41の筐体41a内部に設ける例を説明したが、第1送給部41dと、中間ワイヤ供給源41とを別体で構成しても良い。別体の第1送給部41dの設置箇所は必ずしも限定されるものでは無く、ワイヤ供給源3に設けても良い。
 また、中間ワイヤ供給源41を溶接ロボット1に並べ置く例を説明したが、中間ワイヤ供給源41の設置箇所は特に限定されるものでは無く、溶接ロボット1のアーム12に設けても良い。
 また、本実施形態では、ワイヤ送給装置に一組の中間ワイヤ供給源41及び第1送給部41dを備える構成を説明したが、複数組みの中間ワイヤ供給源41及び第1送給部41dを備えても良い。
(実施形態2)
 実施形態2に係るアーク溶接装置及びワイヤ送給装置204は、中間ワイヤ供給源241及び送給制御方法の詳細が実施形態1と異なるため、以下では主に上記相違点を説明する。その他の構成及び作用効果は実施形態1と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
 図3は、実施形態2に係る中間ワイヤ供給源241及び電源装置205の一構成例を示す模式図である。実施形態2に係る中間ワイヤ供給源241は、実施形態1と同様の筐体41aを備え、入口部41b、出口部41c、第1送給部41d、第1モータ41e、入力ポート41f、ガイドローラ41gが設けられている。
 更に、中間ワイヤ供給源241は、溶接ワイヤWの収容量を検出する収容量検出部241hを備える。収容量検出部241hは、一端部が回転可能に固定された棒部材241iを備える。棒部材241iの他端部には、溶接ワイヤWの湾曲部分を挟む1対の曲率検出ローラ241jが回転可能に支持されている。溶接ワイヤWの収容量が増減すると、図3中二点鎖線で示すように筐体41a内に収容された溶接ワイヤWの曲率が変化し、棒部材241iが上記一端部を支点にして回転する。収容量検出部241hは、棒部材241iの回転位置を検出する回転位置センサであり、収容量検出部241hは、棒部材241iの回転位置を検出することによって、溶接ワイヤWの収容量を検出することができ、収容量を示す検出信号を、出力ポート241kを介して電源装置205へ出力する。
 なお、回転位置センサを備えた収容量検出部241hは一例であり、溶接ワイヤWの収容量を、赤外線センサ等を用いて光学的に検出しても良い。また、収容された溶接ワイヤWに当接し、当該溶接ワイヤWの収容量に応じてオンオフするリミットスイッチを用いて収容量検出部241hを構成しても良い。
 電源装置205は、実施形態1に係る電源装置5と同様、給電部5a、送給制御部5b、第1速度指令出力部5c、第2速度指令出力部5dを備え、更に、中間ワイヤ供給源241から出力された検出信号が入力される信号入力部205eを備える。電源装置205は、信号入力部205eに入力された検出信号に基づいて、第1送給部41dへの速度指令が示す送給速度を補正し、補正後の速度指令信号を第1送給部41dへ出力する。
<溶接ワイヤの収容量を所定量に近づける偏差制御>
 図4は、送給速度の補正方法を示す模式図、図5は、収容量検出部241hにて検出される棒部材241iの回転角度と、送給速度の補正量との関係を示すグラフである。図5に示すグラフの横軸は、棒部材241iの回転角度を示し、縦軸は速度指令の補正量を示す。
 図4に示すように棒部材241iの回転角度は、中間ワイヤ供給源241における溶接ワイヤWの収容量に応じて増減する。棒部材241iの回転角度は、溶接ワイヤWの収容量が増加すると小さくなり(図3及び図4中、時計回りに回転)、溶接ワイヤWの収容量が減少すると大きくなる(図3及び図4中、反時計回りに回転)。中間ワイヤ供給源241には所定量の溶接ワイヤWが収容される。所定量は、中間ワイヤ供給源241に収容されるべき溶接ワイヤWの収容量であり、下限値及び上限値を有する。つまり、所定量は一定の幅を有する。溶接ワイヤWの収容量が上限値と下限値との中間値であるときの棒部材241iの回転角度を0度とする。図4に示す目標角度範囲は、所定量に対応する棒部材241iの回転角度である。上限値に対応する棒部材241iの回転角度は、例えば-5度、下限値に対応する棒部材241iの回転角度は5度である。
 送給制御部5bは、溶接ワイヤWの収容量が下限値より小さい場合、例えば棒部材241iの回転角度が5度以上である場合、第1送給部41dによる送給速度を増加させる。つまり、第1送給部41dのローラの回転数を増加させる。具体的には、送給制御部5bは、収容量検出部241hにて検出された棒部材241iの回転角度と、下限値に対応する角度との差分に比例する補正量(%)を算出する。そして、送給制御部5bは、補正前の送給速度、つまり、第2送給部42の送給速度に、補正量(%)を乗算して得た値を、当該送給速度に加算することによって、第1送給部41dの送給速度を補正する。送給制御部5bは、補正後の送給速度を示す速度指令信号を第1送給部41dへ出力する。
 同様に、送給制御部5bは、溶接ワイヤWの収容量が上限値より大きい場合、例えば棒部材241iの回転角度が-5度以下である場合、第1送給部41dの送給速度を減少させる。つまり、第1送給部41dのローラの回転数を減少させる。具体的には、送給制御部5bは、収容量検出部241hにて検出された棒部材241iの回転角度と、下限値に対応する角度との差分に比例する補正量(%)を算出する。そして、送給制御部5bは、補正前の送給速度、つまり、第2送給部42の送給速度に負の補正量(%)を乗算し、乗算して得た値を、当該送給速度に加算することによって、第1送給部41dの送給速度を補正する。送給制御部5bは、補正後の送給速度を示す速度指令信号を第1送給部41dへ出力する。
 送給制御部5bは、溶接ワイヤWの収容量が下限値以上、上限値以下である場合、つまり、棒部材241iの回転角度が目標角度範囲内にある場合、送給制御部5bは、当該回転角度に応じた送給速度の補正を行わない。言い換えると、送給制御部5bは、棒部材241iの回転角度と、目標となる角度、例えば0度との差分に基づく偏差制御を行わない。
<棒部材の回転角度の変化率に基づく安定化制御>
 図6は、収容量検出部241hにて検出される棒部材241iの回転角度の変化率と、送給速度の補正量との関係を示すグラフである。図6に示すグラフの横軸は、棒部材241iの回転角度の変化率を示し、縦軸は速度指令の補正量を示す。送給制御部5bは、中間ワイヤ供給源241における溶接ワイヤWの収容量が所定量の範囲内にある場合、収容量の変化率に応じて、第1送給部41dによる溶接ワイヤWの送給速度を補正する。具体的には、棒部材241iの回転角度の変化率に正比例する補正量を算出する。そして、送給制御部5bは、補正前の送給速度、つまり第1送給部41dの送給速度に補正量(%)を乗算して得た値を、当該送給速度に加算することによって、第1送給部41dの送給速度を補正する。送給制御部5bは、補正後の送給速度を示す速度指令信号を第1送給部41dへ出力する。
 次に、速度制御手順を説明する。
 図7は、実施形態2に係る送給制御部5bの処理手順を示すフローチャートである。まず、送給制御部5bは、収容量検出部241hにて溶接ワイヤWの収容量を検出し(ステップS211)、収容量が所定量範囲内であるか否かを判定する(ステップS212)。収容量が所定量範囲内であると判定した場合(ステップS212:YES)、送給制御部5bは、図6に示すように収容量の変化率に応じて、溶接条件に応じた送給速度を補正する(ステップS213)。収容量が所定量範囲外であると判定した場合(ステップS212:NO)、送給制御部5bは、図5に示すように所定量の上限値又は下限値と、収容量との差分に応じて、溶接条件に応じた送給速度を補正する(ステップS214)。ステップS213又はステップS214の処理を終えた送給制御部5bは、補正された送給速度を示す速度指令信号を、第1速度指令出力部5cを介して第1送給部41dへ出力する(ステップS215)。次いで、送給制御部5bは、溶接条件に応じた送給速度を示す速度指令信号を、第2速度指令出力部5dを介して第2送給部42へ出力する(ステップS216)。
 以上の通り、送給制御部5bは、中間ワイヤ供給源241における溶接ワイヤWの収容量が所定量の範囲外にある場合、第1送給部41dによる溶接ワイヤWの送給速度を比例制御し、当該所定量の範囲内にある場合、第1送給部41dによる溶接ワイヤWの送給速度を微分制御する。
 このように構成された本実施形態2に係るワイヤ送給装置204及びアーク溶接装置によれば、筐体41a内に収容された溶接ワイヤWの収容量を監視し、中間ワイヤ供給源241に所定量の溶接ワイヤWを収容するようにしているため、中間ワイヤ供給源241から安定的に溶接トーチ13へ溶接ワイヤWを送給することができる。
 具体的には、中間ワイヤ供給源241における溶接ワイヤWの収容量が所定量の範囲外にある場合、第1送給部41dによる溶接ワイヤWの送給速度を比例制御する。つまり、溶接ワイヤWの収容量が上限値より大きくなった場合、第1送給部41dによる送給速度が小さくなるように補正することによって、収容量を減少させる。逆に溶接ワイヤWの収容量が下限値より小さくなった場合、第1送給部41dによる送給速度が大きくなるように補正し、収容量を増大させる。従って、第1送給部41d及び第2送給部42による溶接ワイヤWの送給速度に差異が生じても、中間ワイヤ供給源241に所定量の溶接ワイヤWが確保され、溶接ワイヤWを安定的に溶接トーチ13へ供給することができる。
 また、中間ワイヤ供給源241に収容すべき所定量に幅を持たせることによって、第1送給部41dによる溶接ワイヤWの送給速度が不必要に変動することを防ぐことができる。つまり、中間ワイヤ供給源241における溶接ワイヤWの収容状態を安定化させることができる。
 更に、中間ワイヤ供給源241における溶接ワイヤWの収容量が所定量の範囲内にある場合、第1送給部41dによる溶接ワイヤWの送給速度を微分制御する。従って、中間ワイヤ供給源241に収容された溶接ワイヤWの収容量が所定量の範囲内にある場合、現在の収容量から変動しないように、第1送給部41dによる送給を速度制御し、中間ワイヤ供給源241における溶接ワイヤWの収容状態を安定化させることができる。
(実施形態3)
 実施形態3に係るアーク溶接装置及びワイヤ送給装置304は、電源装置305の構成が実施形態2と異なるため、以下では主に上記相違点を説明する。その他の構成及び作用効果は実施形態1及び2と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
 図8は、実施形態3に係るアーク溶接システムの一構成例を示す模式図である。本実施形態3に係る電源装置305は、アーク溶接に係る共通の負荷に並列接続され、当該負荷に対して給電を行う第1電源351及び第2電源352を備えており、大電流を出力することができる。第1電源351及び第2電源352は通信線によって接続されている。
 第2電源352は、通信線を介して第1電源351へPWM制御情報を送信することにより、第1及び第2電源351、352の出力を制御するマスタ電源として機能する。第1電源351は当該第2電源352から送信されたPWM制御情報を受信し、受信したPWM制御情報に基づいて出力を制御するスレーブ電源として機能する。
 第2電源352は、第2給電部352a、第2制御部352b、第2速度指令出力部352c、第2信号入出力部352d、及び第2通信部352eを備える。第2給電部352a、第2制御部352b及び第2速度指令出力部352cの構成は、実施形態2で説明した電源装置5の構成と同様である。第2制御部352bは、速度指令信号を第2速度指令出力部352cから第2送給部42へ出力させ、第2送給部42による溶接ワイヤWの送給を速度制御する。
 第2信号入出力部352dは、外部装置が接続される端子であり、信号が入出力される。当該端子には、例えばアーク溶接装置を操作するための操作装置が接続される。
 第2通信部352eは、第1電源351と各種情報を送受信するための通信回路である。第2通信部352eは、例えばHCI(Host Control Interface)通信規格に従って情報を送受信する。
 動作モードがマスタ電源モードである第2電源352は、第2通信部352eを介して、自装置の第2給電部352aにて算出したPWM制御情報及び第2送給部42の速度情報を、スレーブ電源モードで動作している第1電源351へ送信する。
 第1電源351は、第2電源352と同様の構成であり、第1給電部351a、第1制御部351b、第1速度指令出力部351c、第1信号入出力部351d、及び第1通信部351eを備える。第1電源351は、マスタ電源モードで動作している第2電源352から送信されたPWM制御情報及び速度情報を第1通信部351eにて受信する。第1給電部351aは、受信したPWM制御情報に基づいて溶接電流を出力する。
 第1信号入出力部351dには、収容量検出部241hが接続されており、収容量検出部241hによる検出結果を示す信号が入力される。なお、第1信号入出力部351dの構成は、第2信号入出力部352dと同様であり、第1電源351をマスタ電源として使用する場合、第1信号入出力部351dに外部装置、例えばアーク溶接装置を操作するための操作装置を接続しても良い。
 第1制御部351bは、第1通信部351eにて受信した速度情報を、第1信号入出力部351dに入力した信号に基づいて補正し、補正された速度情報を示す速度指令信号を、第1速度指令出力部351cから第1送給部41dへ出力する。第1送給部41dによる送給速度の補正方法は、実施形態2で説明した通りであり、第1制御部351bは、速度指令信号を第1速度指令出力部351cから第1送給部41dへ出力させ、第1送給部41dによる溶接ワイヤWの送給を速度制御する。
 次に、速度制御手順を説明する。
 図9は、実施形態3に係る第1制御部351b及び第2制御部352bの処理手順を示すフローチャートである。まず、第2電源352の第2制御部352bは、溶接条件に応じた送給速度を示す速度指令信号を、第2速度指令出力部352cを介して第2送給部42へ出力し、第2送給部42による送給を速度制御する(ステップS311)。次いで、第2制御部352bは、第2送給部42の送給速度を示す速度情報を第2通信部352eにて第1電源351へ送信する(ステップS312)。
 第1電源351の第1制御部351bは、第2電源352から送信された速度情報を第1通信部351eにて受信する(ステップS313)。次いで、第1制御部351bは、収容量検出部241hにて溶接ワイヤWの収容量を検出し(ステップS314)、収容量が所定量範囲内であるか否かを判定する(ステップS315)。収容量が所定量範囲内であると判定した場合(ステップS315:YES)、第1制御部351bは、図6に示すように収容量の変化率に応じて、受信した速度情報が示す送給速度を補正する(ステップS316)。収容量が所定量範囲外であると判定した場合(ステップS315:NO)、第1制御部351bは、図5に示すように所定量の上限値又は下限値と、収容量との差分に応じて、受信した速度情報が示す送給速度を補正する(ステップS317)。ステップS316又はステップS317の処理を終えた第1制御部351bは、補正された送給速度を示す速度指令信号を、第1速度指令出力部351cを介して第1送給部41dへ出力する(ステップS318)。
 このように構成された本実施形態3に係るワイヤ送給装置304及びアーク溶接装置によれば、第1送給部41d及び第2送給部42へ速度指令を出力するポート、即ち第1速度指令出力部351c及び第2速度指令出力部352cが第1電源351及び第2電源352にそれぞれ一つしか設けられていない構成であっても、第1送給部41d及び第2送給部42による溶接ワイヤWの送給をそれぞれ速度制御することができる。
 なお、本実施形態3では、第1電源351及び第2電源352がそれぞれ第1送給部41d及び第2送給部42を速度制御する構成を説明したが、3つ以上の電源を並列接続させても良い。この場合、更に複数組みの中間ワイヤ供給源及び第1送給部を備え、複数の電源が、複数の第1送給部及び第2送給部による溶接ワイヤWの送給を速度制御するように構成しても良い。
 また、本実施形態3では、スレーブ電源として機能している第1電源351が第1送給部41dの送給を制御し、マスタ電源として機能している第2電源352が第2送給部42の送給を制御する構成を説明したが、逆にマスタ電源の第2電源352が第1送給部41dの送給を制御し、スレーブ電源の第1電源351が第2送給部42の送給を制御しても良い。
(実施形態4)
 実施形態4に係るアーク溶接装置及びワイヤ送給装置404は、ワイヤ供給源3に第3送給部443を更に備える点が実施形態1と異なるため、以下では主に上記相違点を説明する。その他の構成及び作用効果は実施形態1と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
 図10は、実施形態4に係るアーク溶接システムの一構成例を示す模式図である。実施形態4に係るワイヤ送給装置404は、ワイヤ供給源3から溶接ワイヤWを引き出して、中間ワイヤ供給源41へ押し出す第3送給部443を備える。第3送給部443は例えばトルク制御されるローラを備え、第3送給部443による溶接ワイヤWの送給は電源装置5によって制御される。
 実施形態4によれば、第3送給部443を備えることによって、より安定的に溶接ワイヤWを溶接トーチ13へ送給することができる。
 今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 1 溶接ロボット
 2 ロボット制御装置
 3 ワイヤ供給源
 4、204、304,404 ワイヤ送給装置
 4a 第1コンジットケーブル
 4b 第2コンジットケーブル
 4c 第3コンジットケーブル
 5、205、305 電源装置
 5a 給電部
 5b 送給制御部
 5c、351c 第1速度指令出力部
 5d、352c 第2速度指令出力部
 11 基部
 12 アーム
 13 溶接トーチ
 41,241 中間ワイヤ供給源
 41a 筐体
 41b 入口部
 41c 出口部
 41d 第1送給部
 41e 第1モータ
 41f 入力ポート
 41g ガイドローラ
 42 第2送給部
 42a 第2モータ
 205e 信号入力部
 241h 収容量検出部
 241i 棒部材
 241j 曲率検出ローラ
 241k 出力ポート
 351 第1電源
 351a 第1給電部
 351b 第1制御部
 351d 第1信号入出力部
 351e 第1通信部
 352 第2電源
 352a 第2給電部
 352b 第2制御部
 352d 第2信号入出力部
 352e 第2通信部
 443 第3送給部
 A 母材
 W 溶接ワイヤ
 

Claims (7)

  1.  溶接ワイヤをワイヤ供給源から溶接トーチへ送給するワイヤ送給装置であって、
     前記ワイヤ供給源及び前記溶接トーチの間に配され、前記ワイヤ供給源から供給される溶接ワイヤを一時的に収容し、収容された溶接ワイヤを前記溶接トーチへ供給する中間ワイヤ供給源と、
     前記ワイヤ供給源の溶接ワイヤを前記中間ワイヤ供給源へ送給する第1送給部と、
     前記中間ワイヤ供給源に収容された溶接ワイヤを前記溶接トーチへ送給する第2送給部と、
     前記第1送給部及び前記第2送給部による溶接ワイヤの送給をそれぞれ速度制御する送給制御部と
     を備えるワイヤ送給装置。
  2.  前記送給制御部は、
     前記第1送給部及び前記第2送給部による溶接ワイヤの送給速度が略同一になるように、各送給部による送給を速度制御する
     請求項1に記載のワイヤ送給装置。
  3.  前記中間ワイヤ供給源に収容された溶接ワイヤの収容量を検出する検出部を備え、
     前記送給制御部は、
     前記検出部の検出結果に基づいて、所定量の溶接ワイヤが前記中間ワイヤ供給源に収容されるように前記第1送給部による溶接ワイヤの送給速度を補正する
     請求項1又は請求項2に記載のワイヤ送給装置。
  4.  前記所定量は上限値及び下限値を有し、
     前記送給制御部は、
     前記検出部にて検出された収容量が前記上限値よりも大きい場合、前記収容量及び前記上限値の差分に応じて、前記第1送給部による溶接ワイヤの送給速度が小さくなるように送給速度を補正し、前記検出部にて検出された収容量が前記下限値よりも小さい場合、前記収容量及び前記下限値の差分に応じて、前記第1送給部による溶接ワイヤの送給速度が大きくなるように送給速度を補正する
     請求項3に記載のワイヤ送給装置。
  5.  前記送給制御部は、
     前記検出部にて検出された収容量が前記下限値以上、かつ前記上限値以下である場合、前記収容量の変化率が正であるとき、前記第1送給部による溶接ワイヤの送給速度が小さくなるように補正し、前記収容量の変化率が負であるとき、前記第1送給部による溶接ワイヤの送給速度が大きくなるように補正する
     請求項4に記載のワイヤ送給装置。
  6.  請求項1~5までのいずれか一項に記載のワイヤ送給装置と、
     該ワイヤ送給装置によって母材へ送給される溶接ワイヤに溶接電流を供給する電源装置と
     を備え、
     溶接ワイヤの先端部及び被溶接部間にアークを発生させて前記母材を溶接する消耗電極式のアーク溶接装置。
  7.  前記電源装置は、
     並列接続される第1電源及び第2電源を備え、
     前記送給制御部は、
     前記第1電源に設けられており、前記第1送給部による送給を速度制御する第1制御部と、
     前記第2電源に設けられており、前記第2送給部による送給を速度制御する第2制御部と
     を備え、
     前記第2電源は、
     前記第2送給部による溶接ワイヤの送給速度を示す速度情報を前記第1電源へ送信する送信部を備え、
     前記第1電源は、
     前記第2電源から送信された速度情報を受信する受信部を備え、
     前記第1制御部は、
     前記受信部にて受信した速度情報に基づいて、前記第1送給部による送給を速度制御する
     請求項6に記載のアーク溶接装置。
     
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