(57)【要約】【課題】アークスタート時のワイヤ動作速度の可変調整を行うか否かの切り替えを簡易に行うことができる消耗電極式アーク溶接機（ワイヤ送給制御方法）を提供する。【解決手段】アークスタート時に溶接対象に対してワイヤを一旦接触させるべく下降させる際の下降速度について、時々の溶接状況に応じてその速度を速度Ｖ０〜Ｖｘに変更する態様（可変モード）とするか、時々の溶接状況に係わらず予め設定した速度Ｖ０に固定する態様（固定モード）とするかの選択をトーチスイッチの操作態様にて行う構成とした。【選択図】図２
2015112607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消耗電極として用いるワイヤに供給する出力電力の生成を行う電源生成装置と、前記ワイヤのアークによる消耗に応じて送給を行う送給装置と、アーク溶接の実施のために前記電源生成装置での電力生成及び前記送給装置での送給動作を制御する制御回路とを備えた消耗電極式アーク溶接機であって、
前記制御回路は、アークスタート時において溶接対象に対して前記ワイヤを一旦接触させるべく近接させる際の動作速度を、時々の溶接状況に応じてその速度を変更する可変モードと、時々の溶接状況に係わらずその速度を予め設定した速度に固定する固定モードとのいずれかで制御可能であり、前記ワイヤの支持及び給電を行う溶接トーチに備えられるスイッチの操作態様にて前記可変モードと固定モードとが選択可能に構成されたことを特徴とする消耗電極式アーク溶接機。
【請求項２】
請求項１に記載の消耗電極式アーク溶接機において、
前記制御回路のモード切り替えは、前記溶接トーチの１つのスイッチの操作の組み合わせにて行えるように構成されたことを特徴とする消耗電極式アーク溶接機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の消耗電極式アーク溶接機において、
前記制御回路のモード切り替えを行う前記溶接トーチのスイッチは、他の操作指令を行うスイッチと兼用するものであることを特徴とする消耗電極式アーク溶接機。
【請求項４】
消耗電極として用いるワイヤに供給する出力電力の生成を行う電源生成装置と、前記ワイヤのアークによる消耗に応じて送給を行う送給装置と、アーク溶接の実施のために前記電源生成装置での電力生成及び前記送給装置での送給動作を制御する制御回路とを備えた消耗電極式アーク溶接機におけるワイヤ送給制御方法であって、
アークスタート時において溶接対象に対して前記ワイヤを一旦接触させるべく近接させる際の動作速度が、時々の溶接状況に応じてその速度を変更する可変モードと、時々の溶接状況に係わらずその速度を予め設定した速度に固定する固定モードとのいずれかで制御されるものであり、前記ワイヤの支持及び給電を行う溶接トーチに備えられるスイッチの操作態様にて前記可変モードと固定モードとの選択がなされるものであることを特徴とする消耗電極式アーク溶接機におけるワイヤ送給制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消耗電極式アーク溶接機及び消耗電極式アーク溶接機におけるワイヤ送給制御方法に係り、特にアークスタート時のワイヤの送給態様に関する。
【背景技術】
【０００２】
消耗電極式アーク溶接では、電極として用いるワイヤを溶接時の消耗に応じて送給しつつ溶接が行われる。このワイヤの送給制御方法に関しては種々の技術があるが、例えば特許文献１では、アークスタート時にワイヤを母材に向けて下降させるその下降速度をワイヤが母材に接触するまで所定の遅い速度で行うが、その下降速度を時々の状況に応じて調整し、溶接作業間の休止時間を短くする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７６０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一連の溶接作業を断続的に行うような場合、毎度の溶接再開時のアークスタートの際に一律でワイヤ下降速度が可変となるのは、作業者の判断から望まない溶接箇所が生じることもあり得る。つまり、作業者によってはその一連の溶接作業の中で、ある場合はワイヤ下降速度を可変とする必要があると判断したり、ある場合はワイヤ下降速度の可変は不要であると判断したりすることがあり、一連の溶接作業の中でも適宜選択することが行えるように、またこれを簡易に行えるようにしたいという要望があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、アークスタート時のワイヤ動作速度を可変とするか否かの切り替えを簡易に行うことができる消耗電極式アーク溶接機、及び消耗電極式アーク溶接機におけるワイヤ送給制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する消耗電極式アーク溶接機は、消耗電極として用いるワイヤに供給する出力電力の生成を行う電源生成装置と、前記ワイヤのアークによる消耗に応じて送給を行う送給装置と、アーク溶接の実施のために前記電源生成装置での電力生成及び前記送給装置での送給動作を制御する制御回路とを備えた消耗電極式アーク溶接機であって、前記制御回路は、アークスタート時において溶接対象に対して前記ワイヤを一旦接触させるべく近接させる際の動作速度を、時々の溶接状況に応じてその速度を変更する可変モードと、時々の溶接状況に係わらずその速度を予め設定した速度に固定する固定モードとのいずれかで制御可能であり、前記ワイヤの支持及び給電を行う溶接トーチに備えられるスイッチの操作態様にて前記可変モードと固定モードとが選択可能に構成される。
【０００７】
この構成によれば、アークスタート時に溶接対象に対してワイヤを一旦接触させるべく近接させる際の動作速度について、時々の溶接状況に応じてその速度を変更する態様とするか、時々の溶接状況に係わらず予め設定した速度に固定する態様とするかの選択が溶接トーチのスイッチの操作態様にて行われる。これにより、ワイヤ動作速度を可変とするか固定とするかの切り替えを、溶接作業者の手元操作にて簡易に行うことが可能である。
【０００８】
また上記の消耗電極式アーク溶接機において、前記制御回路のモード切り替えは、前記溶接トーチの１つのスイッチの操作の組み合わせにて行えるように構成されることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、ワイヤ動作速度の可変か固定かの切り替えが溶接トーチの１つのスイッチの操作の組み合わせにて行えるので、操作もより簡易であり、また溶接トーチに備えられるスイッチの数が限定される装置への適用が容易である。
【００１０】
また上記の消耗電極式アーク溶接機において、前記制御回路のモード切り替えを行う前記溶接トーチのスイッチは、他の操作指令を行うスイッチと兼用するものであることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、制御回路のモード切り替えを行う溶接トーチのスイッチは、他の操作指令を行うスイッチと兼用しているため、モード切り替えのためのスイッチを新たに設けなくても対応可能である。
【００１２】
また上記課題を解決する消耗電極式アーク溶接機におけるワイヤ送給制御方法は、消耗電極として用いるワイヤに供給する出力電力の生成を行う電源生成装置と、前記ワイヤのアークによる消耗に応じて送給を行う送給装置と、アーク溶接の実施のために前記電源生成装置での電力生成及び前記送給装置での送給動作を制御する制御回路とを備えた消耗電極式アーク溶接機におけるワイヤ送給制御方法であって、アークスタート時において溶接対象に対して前記ワイヤを一旦接触させるべく近接させる際の動作速度が、時々の溶接状況に応じてその速度を変更する可変モードと、時々の溶接状況に係わらずその速度を予め設定した速度に固定する固定モードとのいずれかで制御されるものであり、前記ワイヤの支持及び給電を行う溶接トーチに備えられるスイッチの操作態様にて前記可変モードと固定モードとの選択がなされるものである。
【００１３】
この構成によれば、上記と同様に、アークスタート時のワイヤ動作速度の可変か固定かの切り替えが、溶接トーチのスイッチの操作態様によって簡易に行うことが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の消耗電極式アーク溶接機及び消耗電極式アーク溶接機におけるワイヤ送給制御方法によれば、アークスタート時のワイヤ動作速度を可変とするか否かの切り替えを簡易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態における消耗電極式アーク溶接機の概略構成図である。
【図２】（ａ）（ｂ）はアークスタート時の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、消耗電極式アーク溶接機（送給制御方法）の一実施形態について説明する。
図１に示す消耗電極式のアーク溶接機１０には、溶接電源装置１１が備えられている。溶接電源装置１１は、インバータ１１ａを用いる絶縁型電力変換装置等で構成され、三相交流の商用電源等からアーク溶接に適した直流の出力電力の生成を行う。電源装置１１内には、インバータ１１ａのスイッチング制御を含むアーク溶接の統合的な制御を行う制御回路１２が備えられている。電源装置１１の一方の出力端子は、電力線及び通信線を含む接続ケーブル１３を介して送給装置１４と接続され、該送給装置１４は同じく電力線及び通信線を含む接続ケーブル１３を介して溶接トーチ１５と接続される。電源装置１１の他方の出力端子は、接地用ケーブル１６を介して溶接対象（母材）１７と接続される。
【００１７】
送給装置１４は、溶接トーチ１５に対してワイヤ１８の送給を行う（送給装置１４と溶接トーチ１５との間のワイヤについては図示略）。即ち、溶接トーチ１５に電極として支持されるワイヤ１８は溶接時に電源装置１１からの出力電力の供給に基づいて先端にて生じるアークにて消耗するため、送給装置１４は、ワイヤ１８の消耗状況等に応じた送給速度での送給動作を行う。ワイヤ１８の送給速度は、電源装置１１の制御回路１２にてその都度適切値となるように制御される。
【００１８】
溶接トーチ１５においては、ワイヤ１８の先端からのアークの発生と共に、そのアークの周囲にシールドガスＧの噴射が行われる。即ち、ガス貯蔵装置１９と送給装置１４との間、及び送給装置１４と溶接トーチ１５との間は、ガス貯蔵装置１９にて貯蔵されるシールドガスＧのトーチ１５への送給が可能となるようにそれぞれ送給ホース２０にて接続される。ガス貯蔵装置１９にはガスＧの流量を調整するガスレギュレータ２１が備えられ、ガスＧの流量は、レギュレータ２１に対する制御回路１２の制御にてその都度適切値となるように制御される。
【００１９】
また、溶接トーチ１５には、アーク溶接の開始や停止（オン・オフ）を指令するトーチスイッチ２２が備えられている。トーチスイッチ２２からの指令信号は、接続ケーブル１３を介して制御回路１２に送信される。そして、溶接を行う作業者によりトーチスイッチ２２がオン操作されると、制御回路１２は、アークスタートを含む溶接制御を実施する。
【００２０】
次に、本実施形態のアーク溶接機１０の動作（作用）を説明する。
溶接作業を開始すべくトーチスイッチ２２がオン操作されると、電源装置１１の制御回路１２はその操作信号の入力に基づいてアークスタート制御を開始する。
【００２１】
ここで、アークスタート時の初期動作としては先ず、ワイヤ１８を溶接対象１７に向けて所定の遅い速度で下降（スローダウン）させ、ワイヤ１８の先端を溶接対象１７に一旦接触させることが行われる。ワイヤ１８の下降速度、即ち送給装置１４によるワイヤ１８の送給速度は制御回路１２にて制御されるが、このアークスタート時の初期のワイヤ１８の下降速度の制御については、予め設定した下降速度に固定する固定モードを用いるか、その固定の下降速度を最低速度とし時々の溶接状況に応じて速い速度に変更する可変モードを用いるかが作業者により選択可能となっている。
【００２２】
例えば一連の溶接作業を断続的に実施するような状況で、前回の溶接終了時点からの時間間隔が短いような場合、一般に次のワイヤ１８の下降速度を固定モードの速度よりも速くしても正常に初期アークが生じアークスタートが比較的短時間に行えるとして、下降速度を溶接作業間の時間間隔に応じて速い速度に変更したいといった要望がある。またこの溶接作業間の時間間隔のみならず、溶接対象１７の材質や開先形状等、その時々の溶接状況に応じてワイヤ１８の下降速度を可変としたいといった要望もある。これらを考慮し、溶接作業間の時間間隔、溶接対象１７の材質、開先形状等、各種パラメータに応じてアークスタートに影響のない範囲でワイヤ１８の下降速度を変更する可変モードが設定されている。
【００２３】
一方、溶接作業間の時間間隔が短い場合や溶接対象１７の材質、開先形状を考慮しても、必ずしもワイヤ１８の下降速度を固定モードの速度（最低速度）から速くしたくない場合もある。これを考慮し、ワイヤ１８の下降速度を予め設定した速度に固定する固定モードも上記の可変モードと共に設定されている。
【００２４】
そして、制御回路１２は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、溶接開始指令を行うトーチスイッチ２２の最初の操作から例えば０．２秒程度の時間Ｔ１内において、ワイヤ１８の下降速度の制御モードに可変モードと固定モードのいずれを選択するかの時間に割り当てている。例えば作業者がトーチスイッチ２２の２度のオン操作（ダブルクリック）を行うと、制御回路１２は、その操作信号の入力に基づいて固定モードが選択されたと認識し、後のワイヤ１８の初期の下降動作において下降速度Ｖ０に固定する。
【００２５】
一方、時間Ｔ１内で作業者が例えばトーチスイッチ２２のダブルクリック操作を行わなかった場合、制御回路１２は、その操作信号の入力に基づいて可変モードが選択されたと認識し、後のワイヤ１８の初期の下降動作において、アークスタートを短期間で確実に行い得る有用なパラメータに応じて下降速度Ｖｘを算出し、変更する。
【００２６】
次の時間Ｔ２では、制御回路１２は、ワイヤ１８の下降動作の前にシールドガスＧの噴射を開始すべくレギュレータ２１を開弁動作させる。
次の時間Ｔ３では、制御回路１２は、先の時間Ｔ１にて設定した下降速度Ｖ０〜Ｖｘ（この場合、時間Ｔ３内では設定速度で一定）にてワイヤ１８が下降するように送給装置１４の送給動作を開始すると共に、出力電圧の生成が行われる。
【００２７】
そして、ワイヤ１８が溶接対象１７に一旦接触した後の時間Ｔ４では、制御回路１２は、アーク溶接に適した出力電圧及び出力電流の生成を行うと共に、ワイヤ１８の下降速度を上記の下降速度Ｖ０〜Ｖｘから所定の勾配で次第に速くした後に一定速度として、溶接対象１７のアーク溶接が行われるようになっている。
【００２８】
次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）アークスタート時に溶接対象１７に対してワイヤ１８を一旦接触させる際の下降速度について、時々の溶接状況に応じてその速度を速度Ｖ０〜Ｖｘに変更する態様（可変モード）とするか、時々の溶接状況に係わらず予め設定した速度Ｖ０に固定する態様（固定モード）とするかの選択がトーチスイッチ２２の操作態様にて行われる構成である。これにより、ワイヤ１８の下降速度を可変とするか固定とするかの切り替えを、溶接作業者の手元操作にて簡易に行うことができる。
【００２９】
（２）ワイヤ１８の下降速度の可変か固定かの切り替えが溶接トーチ１５に備えられる１つのスイッチ２２の操作の組み合わせにて行えるので、操作もより簡易であり、また溶接トーチ１５に備えられるスイッチの数が限定される装置に対して容易に適用可能である。
【００３０】
（３）制御回路１２のモード切り替えを行う溶接トーチ１５のスイッチ２２は、溶接開始指令といった他の操作指令を行うスイッチと兼用しているため、モード切り替えのためのスイッチを新たに設けなくても対応可能である。
【００３１】
尚、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・トーチスイッチ２２による時間Ｔ１内の２度のオン操作（ダブルクリック）にて制御回路１２のモード切り替えを行ったが、一例でありこれ以外の操作態様（操作の組み合わせ）を採用してもよい。
【００３２】
・溶接トーチ１５の溶接開始指令を行うトーチスイッチ２２を制御回路１２のモード切り替えにも用いたが、溶接トーチ１５に備えるこれ以外のスイッチを用いてもよい。また、２以上のスイッチを用いてもよい。また、制御回路１２のモード切り替え用のスイッチを新たに設けてもよい。
【００３３】
・図２にて示すアークスタートを含む溶接制御（制御波形）は一例であり、また図１にて示すアーク溶接機１０の構成は一例である。これらを適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１１    溶接電源装置（電源生成装置）
１１ａ  インバータ（電源生成装置）
１２    制御回路
１４    送給装置
１５    溶接トーチ
１７    溶接対象
１８    ワイヤ
２２    トーチスイッチ（スイッチ）
Ｖ０，Ｖｘ  下降速度（動作速度）
【図１】
2015112607.tif 000003
【図２】
2015112607.tif 000004