(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力を制御するための出力制御回路と、
出力電圧を検出する出力電圧検出部と、
ガウジングの設定電流を設定するための電流設定ボリウムと、
前記電流設定ボリウムで設定された値を読み込むための設定電流入力部と、
前記電流設定ボリウムで設定された値に基づいて基準電圧を設定する基準電圧設定部と、
ガウジング電源装置の垂下特性の傾きを変更するための特性設定ボリウムと、
前記特性設定ボリウムで設定された値を読み込むための出力特性入力部と、
前記設定電流と前記基準電圧との交点を固定点として電流と電圧の関係を表すガウジング出力特性の傾きを変更するために前記出力特性入力部で入力された値により増幅率を決定するための出力特性傾き変更部と、
前記出力電圧検出部で検出した出力電圧と前記基準電圧設定部で設定された値との差に前記出力特性傾き変更部により決定された増幅率を掛け合わして値を決定するための差動増幅回路と、
前記設定電流入力部で設定された値と前記差動増幅回路で決定された値とから出力特性を決定する出力特性生成部と、
前記出力特性生成部から得られる値により前記ガウジング用電源装置の出力を増減するための信号を前記出力制御回路に送る駆動指令部と、
を備えたガウジング用電源装置。
【請求項２】
出力を制御するための出力制御回路と、
出力電圧を検出する出力電圧検出部と、
ガウジングの電流を設定するための電流設定ボリウムと、
前記電流設定ボリウムで設定された値を読み込むための設定電流入力部と、
ガウジング用電源装置の垂下特性の基準電圧を調整するための基準設定ボリウムと、
前記基準設定ボリウムで設定された値を読み込むための基準設定入力部と、
前記基準設定入力部で入力された値と前記設定電流入力部で入力された値との差分をとることにより基準電圧を設定する基準電圧設定部と、
ガウジング電源装置の垂下特性の傾きを変更するための特性設定ボリウムと、
前記特性設定ボリウムで設定された値を読み込むための出力特性入力部と、
前記出力特性入力部で入力された値により増幅率を決定するための出力特性傾き変更部と、
前記基準電圧設定部で決定された前記基準電圧に対して、前記出力電圧検出部から得られた出力電圧との差分とり、前記出力特性傾き変更部により決定された増幅率により前記差分された値を増幅する差動増幅回路と、
前記設定電流入力部で設定された値と前記差動増幅回路で決定された値とから出力特性を決定する出力特性生成部と、
前記出力特性生成部から得られる値により前記ガウジング用電源装置の出力を増減するための信号を前記出力制御回路に送る駆動指令部と、
を備えたガウジング用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アークガウジング用トーチに炭素電極を取り付けて電極と母材間にアークを発生させて母材を溶融させるとともに、圧縮空気を吹き付けて溶融金属を吹き飛ばすことにより母材の溝掘りを行うアークガウジングに関し、出力電流と出力電圧の関係を表す出力特性の傾きを変更可能とするガウジング用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガウジング用電源装置は、従来、出力特性に垂下特性を持つものが一般的である。そして、出力の調整は使用するガウジング棒の太さや形状により溝深さを調整するための出力電流の調整のみであるものが主流である。近年、出力特性を並行移動させることにより、入熱を調整することができるものも考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８は、垂下特性の出力特性を有する従来のガウジング用電源装置の概略構成図である。図８において、１はガウジング用電源装置を駆動するための入力電圧部、２は出力を制御するための出力制御回路、３は溶接機出力端子に接続されガウジングを行うためのトーチ、４はガウジングを行う対象である母材、５はトーチ３に接続されガウジングを行うためのガウジング溶接棒である。また、６はトーチ３と母材４との間に発生する電圧を検出するための出力電圧検出部、７はガウジングの電流を設定するために可変抵抗などで構成される電流設定ボリウム、８は電流設定ボリウム７で設定された値を読み込むための設定電流入力部、２１は設定電流入力部８で設定された値に基づいてガウジング用電源装置の出力特性を並行移動する出力特性可変部、２２は出力特性可変部２１で決定した出力特性と出力電圧検出部６で検出した出力電圧との差を求める差動増幅回路、１５は差動増幅回路２２で求めた値により出力制御回路２を駆動するための駆動指令部である。
【０００４】
以上のように構成された従来のガウジング用電源装置についてその動作を説明する。
【０００５】
まず、出力制御回路２は、駆動指令部１５からの信号を受け、入力電圧部１からの電圧をインバータ制御またはサイリスタ制御などのガウジング用電源装置の出力制御によりトーチ３と母材４との間に電圧を発生させ、ガウジング溶接棒５と母材４との間にアークを発生させガウジングを行う。このとき、駆動指令部１５は、差動増幅回路２２から得られる値によりガウジング用電源装置の出力を制御するための信号を出力制御回路２に送り、出力制御回路２は前記信号を受けて出力を制御している。
【０００６】
ここで、出力特性可変部２１が電流設定ボリウム７で設定された値に基づいてガウジング用電源装置の出力特性を並行移動する例を示したものが図９である。
【０００７】
図９は、ガウジング用電源装置の出力特性を示したものであり、横軸が電流出力、縦軸が電圧出力である。特性Ａ４がガウジング用電源装置の元となる垂下特性を表しており、電流設定ボリウム７で設定された値により垂下特性は例えば特性Ａ５や特性Ａ６のように並行移動する。
【特許文献１】特開平７−６０４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来のガウジング用電源装置では、予め決められた出力特性によってガウジングを行った際の母材４の溝形状が決まってしまい、溝形状を変化させたい場合には出力電流の調整やガウジング棒の運棒の技能やガウジング棒の棒形状を変更すること等により対応しなければならないという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、出力電流の調整やガウジング棒の運棒の技能に左右されること無くガウジングによる溝形状を変化させることができるガウジング用電源装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のガウジング用電源装置は、出力を制御するための出力制御回路と、出力電圧を検出する出力電圧検出部と、ガウジングの設定電流を設定するための電流設定ボリウムと、前記電流設定ボリウムで設定された値を読み込むための設定電流入力部と、前記電流設定ボリウムで設定された値に基づいて基準電圧を設定する基準電圧設定部と、ガウジング電源装置の垂下特性の傾きを変更するための特性設定ボリウムと、前記特性設定ボリウムで設定された値を読み込むための出力特性入力部と、前記設定電流と前記基準電圧との交点を固定点として電流と電圧の関係を表すガウジング出力特性の傾きを変更するために前記出力特性入力部で入力された値により増幅率を決定するための出力特性傾き変更部と、前記出力電圧検出部で検出した出力電圧と前記基準電圧設定部で設定された値との差に前記出力特性傾き変更部により決定された増幅率を掛け合わして値を決定するための差動増幅回路と、前記設定電流入力部で設定された値と前記差動増幅回路で決定された値とから出力特性を決定する出力特性生成部と、前記出力特性生成部から得られる値により前記ガウジング用電源装置の出力を増減するための信号を前記出力制御回路に送る駆動指令部と、を備えたものである
【００１１】
また、本発明のガウジング用電源装置は、出力を制御するための出力制御回路と、出力電圧を検出する出力電圧検出部と、ガウジングの電流を設定するための電流設定ボリウムと、前記電流設定ボリウムで設定された値を読み込むための設定電流入力部と、ガウジング用電源装置の垂下特性の基準電圧を調整するための基準設定ボリウムと、前記基準設定ボリウムで設定された値を読み込むための基準設定入力部と、前記基準設定入力部で入力された値と前記設定電流入力部で入力された値との差分をとることにより基準電圧を設定する基準電圧設定部と、ガウジング電源装置の垂下特性の傾きを変更するための特性設定ボリウムと、前記特性設定ボリウムで設定された値を読み込むための出力特性入力部と、前記出力特性入力部で入力された値により増幅率を決定するための出力特性傾き変更部と、前記基準電圧設定部で決定された前記基準電圧に対して、前記出力電圧検出部から得られた出力電圧との差分とり、前記出力特性傾き変更部により決定された増幅率により前記差分された値を増幅する差動増幅回路と、前記設定電流入力部で設定された値と前記差動増幅回路で決定された値とから出力特性を決定する出力特性生成部と、前記出力特性生成部から得られる値により前記ガウジング用電源装置の出力を増減するための信号を前記出力制御回路に送る駆動指令部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明のガウジング用電源装置によれば、電流と電圧の関係を表すガウジング出力特性の傾きを変化させることにより、ガウジング棒の運棒の技量に左右されず、ガウジング棒の径や形状を変更したりガウジング棒の運棒を変化させたりすることなく、母材の溝形状及び表面の滑らかさを変化させることができる。また、出力側経路に接続された延長ケーブル等のインピーダンスによるアーク電圧及び出力電流の変化の影響を受けずにガウジング電源装置の出力特性の傾きを変化させ、母材の溝形状及び表面の滑らかさを容易に変化させることができる。
【００１３】
また、設定基準電圧を増加あるいは低減することでガウジング用電源装置の出力側経路に接続された延長ケーブル等のインピーダンスによるアーク電圧及び出力電流の変化に対応してガウジング出力特性を変化させることができるので、出力側経路のインピーダンスの影響に対応して母材の溝形状及び表面の滑らかさを容易に変化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１から図７を用いて説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は本実施の形態におけるガウジング用電源装置の概略構成を示す図である。なお、図１において、背景技術で説明した図７と同じ構成要素については同じ符号を用いて詳細な説明を省略する。図１の構成が図７の構成と異なる主な点は、基準電圧設定部９と、特性設定ボリウム１０と、出力特性入力部１１と、出力特性傾き変更部１２と、差動増幅回路１３と、出力特性生成部１４を設けた点である。
【００１６】
図１において、１０はガウジング電源装置の垂下特性の傾きを変更するための可変抵抗などで構成される特性設定ボリウム、１１は特性設定ボリウム１０で設定された値を読み込むための出力特性入力部、１２は出力特性入力部１１で入力された値により増幅率を決定するための出力特性傾き変更部である。１３は出力電圧検出部６で検出した出力電圧と基準電圧設定部９で設定された値との差を出力特性傾き変更部１２により決定された増幅率を掛け合わして値を決定するための差動増幅回路、１４は設定電流入力部８で設定された値と差動増幅回路１３で決定された値とから出力特性を決定する出力特性生成部、１５は出力特性生成部１４で決定された値により出力制御回路２を駆動するための駆動指令部である。
【００１７】
以上のように構成されたガウジング用電源装置についてその動作を説明する。
【００１８】
まず、出力制御回路２は駆動指令部１５からの信号を受け、入力電圧部１から入力した電圧をインバータ制御またはサイリスタ制御などのガウジング用電源装置の出力制御によりトーチ３と母材４の間に電圧を発生させ、ガウジング溶接棒５と母材４との間にアークを発生させてガウジングを行う。このとき、駆動指令部１５は、出力特性生成部１４から得られる値によりガウジング用電源装置の出力を増減するための信号を出力制御回路２に送り、出力制御回路２は前記信号を受けて出力を制御している。
【００１９】
基準電圧設定部９は、電流設定ボリウム７で設定された電流に基づいて基準電圧を設定する。
【００２０】
差動増幅回路１３は基準電圧設定部９で決定された前記基準電圧に対して、出力電圧検出部６から得られた出力電圧との差分をとり、出力特性傾き変更部１２により決定された増幅率により前記差分された値を増幅する。この増幅する量は、特性設定ボリウム１０で設定された値を出力特性入力部１１で読み込み、この値により出力特性傾き変更部１２で決定される。前記増幅量は特性設定ボリウム１０により変化し、その変化量は０より大きい数値とし、１より小さい値とし、その値は連続値であっても離散値であってもよい。先に説明した出力特性生成部１４が決定する値は、差動増幅回路１３で決定される値と設定電流入力部８で決定される値を加算することにより得ることができる。これらの結果、基準電圧設定部９からの値が固定であった場合の出力特性生成部１４で決定される値をグラフにしたものが、図２である。
【００２１】
図２はガウジング用電源装置の出力特性を示したものであり、横軸が電流出力、縦軸が電圧出力である。記号Ｖｄが基準電圧、特性Ａ１、特性Ａ２、特性Ａ３がガウジング用電源装置の垂下特性を表しており、出力特性傾き変更部１２で決定される値により特性Ａ１を基準として特性Ａ２へ、あるいは、特性Ａ３へと垂下特性が変化する。この図２では設定電流入力部８で決定される値を固定としているため、基準電圧設定部９で決定される値が固定となり、出力特性傾き変更部１２で決定される増幅率のみが変化した場合を示している。
【００２２】
なお、図２では設定電流入力部８で決定される値を固定としているため、基準電圧設定部９で決定される値が固定となり、基準電圧Ｖｄが一定の場合を示したが、図３に示すように、設定電流入力部８で決定される値を設定電流に従って例えばＶｄ１に示すように変化させても良い。
【００２３】
また、図４はガウジング用電源装置の出力特性の別の例を示したものであり、横軸が電流出力、縦軸が電圧出力である。図２と同様の箇所には同じ記号を示し詳細な説明は省略する。図２と異なる点は、設定電流入力部８からの値は固定であるが、基準電圧設定部９で決定される基準電圧が異なる場合を示しており、このときの出力特性傾き変更部１２で決定される増幅率は固定としている。
【００２４】
図４において、基準電圧が記号Ｖｄから記号Ｖｄ２へ変化した場合、特性Ａ１を基準として、特性Ｂ１へと垂下特性が変化する。特性Ｂ１は、Ｂ１１−Ｂ１２で描く垂下特性を示しており、出力電圧が特性Ａ１と同じ場合、例えばガウジングを行う場合にガウジング溶接棒５と母材４との間でアークが発生している状態であり、電流が多く流れるため、ガウジング時に深く母材４を削ることができる。
【００２５】
図５はガウジングのアーク長が変化した場合のアーク特性と、ガウジング用電源装置の出力特性とを表したものであり、図６は出力特性の傾きを変化させた場合のガウジングを行った母材４における溝形状の変化の傾向を示したものである。
【００２６】
図５において、アーク長が長い場合のアーク特性をＬ１、アーク長が短い場合のアーク特性をＬ２としている。特性Ａ１はＡ１１−Ａ１２で描くガウジングの垂下特性を示す。特性Ａ２はＡ２１−Ａ２２で描くガウジングの垂下特性を示す。
【００２７】
アーク長がＬ１からＬ２に短くなる場合、出力特性の傾斜が急峻な特性Ａ２の場合は特性Ａ３の場合と比較して出力電圧の低下が大きく、出力電流の上昇が小さいため発熱量が減少し、溶融金属の中にアークが埋もれた状態になり、図６の下側に示すように幅が狭く深い溝形状となり易い。
【００２８】
また、特性Ａ３はＡ３１−３２で描く垂下特性を示し、アーク長がＬ１からＬ２に短くなる場合、出力特性の傾斜が緩やかな特性Ａ３の場合は電流の上昇が大きく発熱量が維持されるため、図６の上側に示すように幅が広く浅い丸底形状の溝形状となり易い。
【００２９】
以上のように、本実施の形態によれば、特性設定ボリウム１０によりガウジング用電源装置の出力特性の傾きを変化させることができるので、ガウジング溶接棒の形状を変更したりガウジング溶接棒の運棒を変化させたりすることなく母材４の溝形状及び表面の滑らかさを変化させることができる。
【００３０】
また、ガウジング用電源装置の出力側経路に接続された延長ケーブル等のインピーダンスによるアーク電圧及び出力電流の変化の影響を受けずにガウジング用電源装置の出力特性の傾きを変化させ、母材の溝形状及び表面の滑らかさを容易に変化させることができる。
【００３１】
（実施の形態２）
図７は本実施の形態におけるガウジング用電源装置の概略構成を示す図である。
【００３２】
本実施の形態において実施の形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図７の構成が図１の構成と異なる主な点は、基準設定ボリウム１６と、基準設定入力部１７を設けた点である。
【００３３】
図７において、１６はガウジング用電源装置の垂下特性の基準電圧を調整するために可変抵抗などで構成される基準設定ボリウム、１７は基準設定ボリウム１６で設定された値を読み込むための基準設定入力部である。図１と異なる点は、基準電圧設定部９が基準設定入力部１７の出力と設定電流入力部８の出力とを入力して差動増幅回路１３に出力するようにした点である。
【００３４】
以上のように構成されたガウジング用電源装置について、その動作を説明する。
【００３５】
まず、出力制御回路２は駆動指令部１５からの信号を受け、入力電圧部１からの入力電圧をインバータ制御またはサイリスタ制御などのガウジング用電源装置の出力制御によりトーチ３と母材４の間に電圧を発生させ、ガウジング溶接棒５と母材４との間にアークを発生させガウジングを行う。このとき、駆動指令部１５は出力特性生成部１４から得られる値によりガウジング用電源装置の出力を増減するための信号を出力制御回路２に送り、出力制御回路２は前記信号を受けて出力を増減する。
【００３６】
基準設定ボリウム１６で設定された値を基準設定入力部１７に入力し、基準設定入力部１７で入力された値と設定電流入力部８で入力された値との差分をとることにより基準電圧設定部９は基準電圧を設定する。この設定される基準電圧は、基準設定入力部１７で決定された値により変化し、その変化量は連続値であっても離散値であっても良い。
【００３７】
差動増幅回路１３は基準電圧設定部９で決定された前記基準電圧に対して、出力電圧検出部６から得られた出力電圧との差分とり、出力特性傾き変更部１２により決定された増幅率により前記差分された値を増幅する。この増幅する量は、特性設定ボリウム１０で設定された値を出力特性入力部１１で読み込み、この値により出力特性傾き変更部１２で決定され、前記増幅量は特性設定ボリウム１０により変化し、その変化量は０より大きい数値とし、１より小さい値とし、その値は連続値であっても離散値であってもよい。
【００３８】
先に説明した出力特性生成部１４が決定する値は、差動増幅回路１３で決定される値と設定電流入力部８で決定される値を加算することにより得ることができる。
【００３９】
これらの結果、実施の形態１で説明したガウジング用電源装置の図２から図４に示すものと同じ垂下特性を得ることができる上、基準設定ボリウム１６によって図４に示すように出力電流を変化させること無く出力電圧を変化させることができる。
【００４０】
以上のように、本実施の形態によれば、基準設定ボリウム１６により設定基準電圧を増加あるいは低減することでガウジング用電源装置の出力側経路に接続された延長ケーブル等のインピーダンスによるアーク電圧及び出力電流の変化に対応してガウジング出力特性を変化させることができる。従って、出力側経路のインピーダンスの影響に対応して出力電圧を変化させることで、出力側経路のインピーダンスが変化する以前の母材４の溝形状及び表面の滑らかさを容易に再現させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明に係るガウジング用電源装置は、電流と電圧の関係を表すガウジング出力特性の傾きを変化させることによってガウジング棒の運棒の技量に左右されずに、また、ガウジング棒の径や形状を変更したりガウジング棒の運棒を変化させたりすることなく母材の溝形状及び表面の滑らかさを容易に変化させることができ、ガウジングを行う装置として産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるガウジング用電源装置の概略構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１におけるガウジング用電源装置の出力特性の傾きを変化させた場合の出力特性を示す図
【図３】本発明の実施の形態１におけるガウジング用電源装置の基準電圧が一定ではない場合の出力特性を示す図
【図４】本発明の実施の形態１におけるガウジング用電源装置の基準電圧が変化した場合の出力特性を示す図
【図５】本発明の実施の形態１におけるガウジング用電源装置の出力特性とアーク特性との関係を示した図
【図６】本発明の実施の形態１におけるガウジング用電源装置の出力特性を変化させた場合の溝形状の違いを示す図
【図７】本発明の実施の形態２におけるガウジング用電源装置のブロック図
【図８】従来のガウジング用電源装置の概略構成を示す図
【図９】ガウジング用電源装置の出力特性の平行移動の状態を示す図
【符号の説明】
【００４３】
１  入力電圧部
２  出力制御回路
３  トーチ
４  母材
５  ガウジング溶接棒
６  出力電圧検出部
７  電流設定ボリウム
８  設定電流入力部
９  基準電圧設定部
１０  特性設定ボリウム
１１  出力特性入力部
１２  出力特性傾き変更部
１３  差動増幅回路
１４  出力特性生成部
１５  駆動指令
２１  出力特性可変部
２２  差動増幅回路
【図１】
0005125477.tif 000002
【図２】
0005125477.tif 000003
【図３】
0005125477.tif 000004
【図４】
0005125477.tif 000005
【図５】
0005125477.tif 000006
【図６】
0005125477.tif 000007
【図７】
0005125477.tif 000008
【図８】
0005125477.tif 000009
【図９】
0005125477.tif 000010