(57)【要約】【課題】ＴＩＧ溶接においてアークスタート時に発生する高圧高周波電圧に阻害されない手段で非溶接状態の電極と母材の短絡を検出する。【解決手段】溶接機の起動において高周波を伴う起動と高周波を伴わない起動の２モードの起動方式を設け電極短絡の検出を行う際には高周波を伴わずに起動し、その際に電流検知されるか否かで短絡の有無を判定することにより、リレー接点等で結合、切り離しを行う短絡検出回路を設けずに電極と母材の短絡判定を行うことができる短絡検出機能を付加した自動ＴＩＧ溶接システムを安価に提供できる。【選択図】図１
2006055886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接を行うための溶接出力電圧を発生する溶接出力部と、前記溶接出力電圧に重畳しアークスタートを行う高圧の高周波電圧を発生する高周波出力部と、前記溶接出力電圧と前記高周波電圧とを同時に発生する起動方法と前記溶接出力電圧だけを単独に発生する起動方法の少なくとも２通りの起動方法を有する起動方法選択手段とを備えたＴＩＧ溶接機。
【請求項２】
溶接出力電圧だけを単独に発生する起動方法を選択した時、溶接電流の有無により電極と母材の短絡の有無を検出する短絡検出手段をさらに備えた請求項１記載のＴＩＧ溶接機。
【請求項３】
短絡検出手段において電極と母材の短絡を検出した際に、電極短絡状態であることを外部に出力する外部出力手段をさらに備えたＴＩＧ溶接機。
【請求項４】
起動方法選択手段は、溶接出力電圧と高周波電圧とを同時に発生する起動方法と溶接出力電圧だけを単独に発生する起動方法の少なくとも２通りの起動方法を有し、前記２通りの起動方法は、外部からの信号により任意に選択可能にした請求項１から３のいずれかに記載のＴＩＧ溶接機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＴＩＧ溶接機を使用した自動溶接装置おける電極と母材との短絡状態を検出する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ロボットの普及により、ＭＡＧ溶接だけでなくＴＩＧ溶接も自動化されてきている。溶接法の如何にかかわらず、溶接を自動化する際の問題点のひとつとして、電極と母材の融着検出の問題がある。
【０００３】
つまり、溶接トーチはロボットなどの移動装置に固定され、母材は治具に固定されているので、溶接終了後に、溶接トーチ先端に固定されている電極と母材が融着したまま移動装置の動作を続けると、電極を保持している溶接トーチを破損してしまう恐れがある。この現象を回避するため、溶接終了後は電極と母材の融着を検出し、融着が検出された場合にはロボットなどの移動装置を停止させる必要がある。
【０００４】
このような電極と母材が実際に融着しているか否かを検出する方法として、通常は電極と母材の電気的な短絡の検出をもって融着の検出を行っている。
【０００５】
たとえばＭＡＧ溶接において一般的に実施されている電極と母材の短絡検出方法は、検出用電圧を分圧抵抗を介して電極と母材間に印加する方法であり、この時観測される電極と母材間の電圧が、電極と母材の短絡時と開放時とでは異なることを利用するものである。
【０００６】
なおこの短絡検出回路は溶接中に発生する電極と母材の短絡現象や、アーク電圧などによる短絡検出回路の誤動作を防止するため、短絡検出動作時以外はリレー接点などで切り離しておく必要がある（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
図３は上記従来の電極短絡検出回路を含む溶接トーチ廻りの回路図を示し、図中一点鎖線内で示すものが電極短絡検出回路である。
【０００８】
図３において７は溶接トーチ、８は電極、９は母材、１０１は溶接トーチ７を介して電極８に接続されている溶接機正極出力端子、１０２は母材９に接続されている溶接機負極出力端子、１０３は短絡検出のための電圧印加手段、１０４は抵抗器、１０５はマグネットスイッチ、１０６、１０７はマグネットスイッチ１０５の接点、１０８はマグネットスイッチ１０５を駆動する接点、１０９は短絡検出を指令する接点、１１０は溶接機出力端電圧と基準電圧を比較するコンパレータを示す。
【０００９】
また１１１はコンパレータ１１０の比較電圧入力端子であり、短絡検出動作時には溶接機出力端子１０１−１０２間の電圧が印加される。さらに１１２はコンパレータ１１０の基準電圧入力端子であり、溶接機出力端子１０１と１０２が短絡していない状態で比較電圧入力端子１１１に印加される電圧より低い電圧が印加されるように設定されている。また１１３はコンパレータ１１０の出力が正となったときに動作する短絡検出リレーである。
【００１０】
このような従来の電極短絡検出回路における動作について説明する。図３において短絡検出を行わない場合は短絡検出回路は接点１０６、１０７により溶接機出力端子からは切り離されている。次に短絡検出を行う場合は、接点１０８、１０９を閉じることにより切り離されていた短絡検出回路を溶接機出力端子１０１、１０２に接続するとともに短絡検出用電圧が抵抗器１０４を介して溶接機出力端子１０１−１０２間に印加される。
【００１１】
そして溶接機出力端子１０１と１０２が短絡していない場合、比較電圧入力端子１１１の電圧が基準電圧入力端子１１２の電圧より高いためコンパレータ１１０の出力は負電圧となり短絡検出リレー１１３は動作しないが、接機出力端子１０１と１０２が短絡した状態で検出回路を接続すると短絡検出用電圧はほとんど抵抗器１０４にかかり、比較電圧入力端子１１１にはほとんど電圧が印加されない状態となる。つまり比較電圧入力端子１１１の電圧より基準電圧入力端子１１２の電圧が高くなるためコンパレータの出力が正となり短絡検出リレー１１３が動作するようになっている。
【特許文献１】特開平０８−１１８０１８号公報（第６頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながらＴＩＧ溶接では、ごく短い距離だけ離して位置決めされた電極と母材間に数千ボルトもの高圧高周波電圧を印加することにより、まず電極と母材間に微小電流の高周波放電を発生させこれにより溶接用の主アーク放電に誘導するアークスタート方式が用いられる。したがって従来技術の短絡検出手段をＴＩＧ溶接に適用するとアークスタート時は短絡検出回路を溶接機出力端子から接点で切り離していたとしても、電極と母材に印加された高圧高周波電圧が切り離している接点の絶縁を破壊して短絡検出回路側にも漏洩し、短絡検出回路が誤動作したり極端な場合は短絡検出回路を破壊してしまうことになる。このような理由により従来技術の短絡検出手段は容易にＴＩＧ溶接機には適用できないという課題を有していた。
【００１３】
本発明は、ＴＩＧ溶接特有のアークスタート時の高圧高周波に影響されない電極短絡検出手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明のＴＩＧ溶接機は、溶接を行うための溶接出力電圧を発生する溶接出力部と、前記溶接出力電圧に重畳しアークスタートを行う高圧の高周波電圧を発生する高周波出力部と、前記溶接出力電圧と前記高周波電圧とを同時に発生する起動方法と前記溶接出力電圧だけを単独に発生する起動方法の少なくとも２通りの起動方法を有する起動方法選択手段とを備えた。また本発明のＴＩＧ溶接機は、溶接出力電圧だけを単独に発生する起動方法を選択した時、溶接電流の有無により電極と母材の短絡の有無を検出する短絡検出手段をさらに備えた。また本発明のＴＩＧ溶接機は、短絡検出手段において電極と母材の短絡を検出した際に、電極短絡状態であることを外部に出力する外部出力手段をさらに備えた。
【００１５】
さらに本発明のＴＩＧ溶接機は、起動方法選択手段は、溶接出力電圧と高周波電圧とを同時に発生する起動方法と溶接出力電圧だけを単独に発生する起動方法の少なくとも２通りの起動方法を有し、前記２通りの起動方法は、外部からの信号により任意に選択可能にしたものとした。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明はＴＩＧ溶接機において、出力電圧発生機能と電流検出機能とを用いることによりリレー接点等で結合、切り離しを行う短絡検出回路を設けずに電極と母材の短絡判定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１を用いて説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施形態を示すＴＩＧ溶接システムの構成図であって、１はＴＩＧ溶接機、２はＴＩＧ溶接機１の出力制御と外部機器との信号を授受する溶接機制御部を示す。なお溶接機制御部２には、複数備える溶接出力時の起動方法のうち１つを選択して決定する起動方法選択手段２ａ、電流検出部６により検出された電流検出情報を外部機器などの外部に出力する外部出力手段２ｂとを備えている。
【００１９】
また、３は溶接のための出力を発生する溶接出力部、４はアークスタートのための高圧の高周波を発生させる高周波出力部、５は高周波出力部４で発生した高周波勢力を溶接回路に伝えるカップリングトランス部、６は溶接電流を検出する電流検出部、７はＴＩＧ溶接トーチでロボットアームの先端などの移動手段（図示せず）に取り付けられる。８はＴＩＧ溶接電極、９は母材、１０はロボットなどのトーチの移動手段およびＴＩＧ溶接機１を制御するシステム制御部、１０ａは電極短絡判定手段を示す。なお前述の外部機器とは、特に限定するものではなく、システム制御部１０であっても他の操作／表示手段であってもよい。
【００２０】
以上のように構成されたＴＩＧ溶接システムについて、その動作を説明する。本実施の形態においてシステム制御部１０は、溶接機制御部２に対して高周波発生を伴う起動と、高周波発生を伴わない溶接出力単独の起動を任意に指令することができ、溶接機制御部２に備えた起動方法選択手段２ａにおいては、システム制御部１０より指令された起動方法を選択し実行することができるようにしている。また電流検出部６において電流を検出すれば溶接機制御部２に備えた外部出力手段２ｂにより直ちにシステム制御部１０にその旨を知らせることができるようにしている。システム制御部１０内の短絡判定手段１０ａはシステム制御部１０による起動の種類と電流検出信号の有無から電極と母材との短絡の有無を判定するようになっている。
【００２１】
さらに具体的に詳細な説明を行う。まず通常の溶接においては、ＴＩＧ溶接電極８が母材９との間に適当な間隙をもって位置決めされた状態でシステム制御部１０が溶接機制御部２に溶接開始を指令する。その際は高周波を伴う起動を指令する。すなわちこの時溶接機制御部２は、溶接出力部３と高周波出力部４とを同時に起動しＴＩＧ溶接電極８と母材９間には高周波電圧を重畳した溶接電圧が印加されアークが発生し溶接が行なわれる。このとき短絡判定手段１０ａは溶接機１から電流検出信号を受け取るが高周波を伴う起動が実行されていることを認識しているために電流検出を受け取ることは正常のこととして電極短絡の判定は行わない。
【００２２】
次にシステム制御部１０がＴＩＧ溶接電極８と母材９とが短絡しているか否かを知りたいときはシステム制御部１０は溶接機制御部２に備える起動方法選択手段２ａに高周波発生を伴わない溶接電圧単独の起動を指令する。そしてこの場合は、高周波発生を伴わない溶接電圧単独の出力がＴＩＧ溶接電極８と母材９との間に印加される。このときＴＩＧ溶接電極８と母材９との間に印加される電圧は数十ボルト程度なので少しでも間隙があれば電流は流れることが無い。またＴＩＧ溶接電極８と母材９とが短絡していれば印加された溶接電圧により電流が流れ、この電流が電流検出部６により検知され外部出力手段２ｂからシステム制御部１０にその旨が伝えられ、短絡判定手段１０ａは高周波を伴わない起動が実行された時に電流が流れたことをもってＴＩＧ溶接電極８と母材９とが短絡していると判定する。
【００２３】
以上のように、本実施の形態によればシステム制御部１０が溶接機１に対して高周波を伴わない溶接機起動を指令した後に溶接機1から電流検出信号を受信するか否かを見ることによりＴＩＧ溶接電極８と母材９の短絡判定を行うことができる。
【００２４】
（実施の形態２）
本実施形態における機器の構成は図２で表され、システム制御部１０内の短絡判定手段１０ａに替えて溶接機制御部２内に短絡判定手段２ｃを備えているところが実施形態１とは異なっている。また、その他の実施の形態１と同じ構成品については同じ符号を付与して重複する説明を省略する。
【００２５】
本実施の形態ではシステム制御部１０は溶接機制御部２に備えた起動方法選択手段２ａに対して溶接起動指令と短絡検出指令とを必要に応じて任意に送信することができる。そして溶接起動指令を受けた場合、溶接機制御部２の起動方法選択手段２ａは、高周波出力部４と溶接出力部３を起動するとともに短絡判定手段２ｃに通常の溶接起動であることを通知する。溶接電極８には高周波電圧と溶接電圧が印加されるので母材９との間にアークが発生し通常に溶接が行われる。このとき電流検出部６は電流を検出し短絡判定手段２ｃに通知するが短絡判定手段２ｃは通常の溶接起動であることをすでに通知されているので電流検出通知を受けても電極短絡とは判定しない。つぎに短絡検出指令を受けた場合は、溶接機制御部２は溶接機出力部３だけを起動し、短絡判定手段２ｃに短絡検出動作であることを通知する。短絡判定手段２ｃは電流検出部６からの電流検出通知が無ければ電極８と母材９が短絡していないことを、電流検出通知を受ければ電極８と母材９が短絡していることを溶接機制御部２に備えた外部出力手段２ｂを介してシステム制御部１０に通知する。
【００２６】
つまり本実施形態ではシステム制御部１０はＴＩＧ溶接機１に対して電極と母材間の状態問い合わせを行い、ＴＩＧ溶接機１が状態を確認し、判定結果をシステム制御部１０に回答する制御構成となっている。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の電極と母材の短絡を検出する手段は、特別な短絡検出回路を設けることなく実施するため、短絡検出機能を付加した自動ＴＩＧ溶接システムを安価に提供でき、産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＴＩＧ溶接装置の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態２におけるＴＩＧ溶接装置の構成を示す図
【図３】従来の電極短絡検出手段の短絡検出回路を示す図
【符号の説明】
【００２９】
２ａ  起動方法選択手段
２ｂ  外部出力手段
２ｃ  １０ａ  短絡判定手段
３  溶接出力部
４  高周波出力部
【図１】
2006055886.tif 000003
【図２】
2006055886.tif 000004
【図３】
2006055886.tif 000005