(57)【要約】【課題】短絡故障の検出を容易に行い装置の良好な稼働を確保することができるアーク溶接装置を提供する。【解決手段】アーク溶接処理の実行前に、母材５又は治具７と溶接ワイヤ１７とを接触させて、溶接回路２５に流れる電流を計測し、この計測電流ＩＫを溶接回路２５に対応して予め定められる判定用基準電流Ｉ０と比較して溶接回路２５と治具制御回路１２との短絡の有無を判定する。短絡故障が発生していると判定した場合、アーク溶接処理に移行しないようにする。このため、短絡故障の発生を把握できずに、そのままアーク溶接処理を実行した場合に起こり得る制御機器や電線の焼損の発生を確実に回避できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材を保持する治具又は該治具の近傍に、該治具に係る治具制御回路の一部が配置され、溶接機構がコントローラに制御されることにより、前記母材及びワイヤに対する溶接電源の電圧印加によるアーク溶接処理が行われるアーク溶接装置であって、
前記コントローラは、前記アーク溶接処理を行う前に、前記母材又は前記治具と前記ワイヤとを接触させて、前記母材、前記治具、前記ワイヤ及び前記溶接電源を含む溶接回路に流れる電流を計測するアーク溶接処理前電流計測手段と、該アーク溶接処理前電流計測手段が得た計測電流を前記溶接回路に対応して予め定められる基準電流と比較して前記溶接回路と前記治具制御回路との短絡の有無を判定する短絡有無判定手段と、を備えることを特徴とするアーク溶接装置。
【請求項２】
母材を保持する治具又は該治具の近傍に、該治具に係る治具制御回路の一部が配置され、溶接機構がコントローラに制御されることにより、前記母材及びワイヤに対する溶接電源の電圧印加によるアーク溶接処理が行われるアーク溶接装置に用いられる故障検出方法であって、
前記アーク溶接処理を行う前に、前記母材又は前記治具と前記ワイヤとを接触させて、前記母材、前記治具、前記ワイヤ及び前記溶接電源を含む溶接回路に流れる電流を計測するアーク溶接処理前電流計測工程と、該アーク溶接処理前電流計測工程で得られた計測電流を前記溶接回路に対応して予め定められる基準電流と比較して前記溶接回路と前記治具制御回路との短絡の有無を判定する短絡有無判定工程と、を備えることを特徴とするアーク溶接装置の故障検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク溶接装置及びその故障検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アーク溶接装置において故障検出を行うように構成した装置の一例として、特許文献１に示されるアーク溶接装置がある。特許文献１に示されるアーク溶接装置は、入力端子に過電流遮断器を接続し、過電流遮断器の出力側に異常電圧を検出する異常電圧検出回路と、異常電圧検出回路からの信号を受けて動作する短絡回路と、アーク溶接装置の出力を制御する出力制御回路と、出力制御回路からの信号を受けて動作する出力制御素子と、を設けている。この装置では、異常電圧が侵入すると、異常電圧検出回路が働き、異常電圧検出回路からの信号を受けて短絡回路が働き過大電流が流れ、過電流遮断器がトリップし、異常電圧に対して弱い出力制御回路、出力制御素子を電気的に切り放して保護するようにしている。
また、アーク溶接装置では、母材を保持するために治具を用いることがある。そして、治具を用いたアーク溶接装置の一例として、図４に示すアーク溶接装置がある。
【特許文献１】特開平７−１７８５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、アーク溶接装置では、母材を保持するために治具を用いることがある。そして、治具を用いたアーク溶接装置では、アーク発生に用いられる溶接回路が、治具に近接して配置された制御回路に治具を通して短絡することがある。この治具を用いたアーク溶接装置及びその短絡故障について、図４ないし図６に基づいて説明する。
図４において、アーク溶接装置１は、溶接ロボット２を主要構成とする溶接機構３と、溶接電源４と、母材５を載置し、基台部６に移動可能とされた治具７と、治具７又はその近傍に配置された近接スイッチ、リミットスイッチ等からなるセンサ８と、を備えている。アーク溶接装置１は、さらに、治具制御盤１０及びロボットコントローラ１１を備えている。
治具制御盤１０は、センサ８に制御回路（以下、治具制御回路１２という。）を介して接続され、センサ８の検出信号及び後述するロボットコントローラ１１からのコマンドにより治具７の駆動の制御を行う。
ロボットコントローラ１１は、溶接電源４を介して又は直接に溶接機構３の駆動部（溶接ロボット２のモータなどの駆動部）を制御する。
治具７に母材５を載置した状態で治具７と母材５とは、電気的に導通されている。また、治具７とセンサ８とは電気的に絶縁されている。
【０００４】
溶接ロボット２は、ワイヤ供給装置１５を備え、ホース１６を通して溶接ワイヤ１７（溶加材。電極を兼ねる。）をトーチ１８に送り込むようにしている。
アーク溶接装置１は、さらに、溶接電源４の正極とトーチ１８との間に介在されてオペレータに読取り可能に設けられた電流計２０と、溶接電源４の正極の出力側部分と負極の出力側部分との間に介在されてオペレータに読取り可能に設けられた電圧計２２と、を備えている。
溶接電源４は、アーク発生確認リレー（ＷＣＲ）２３を備えている。アーク発生確認リレー２３の接点信号は、ロボットコントローラ１１及び溶接電源４を接続するハードＩ／Ｏ（多芯ケーブル）２４に割付けられている。そして、アーク発生確認リレー２３は、母材５、治具７、溶接ワイヤ１７及び溶接電源４を含む溶接回路２５に流れる電流が一定値以上の場合、オンし、この情報をロボットコントローラ１１及び溶接電源４を接続するハードＩ／Ｏ（多芯ケーブル）２４を介してロボットコントローラ１１に送り、これによりロボットコントローラ１１が、溶接回路２５に一定値以上の電流が流れていることを把握できるようにしている。
治具制御盤１０は、ＤＣ２４Ｖの電源を備え、治具制御回路１２に対し印加するようにしている。また、溶接電源４は、端子電圧がＤＣ９０Ｖに設定されている。
【０００５】
このアーク溶接装置１では、正常に作動している場合は、溶接回路２５には、図５に示す矢印Ｙ１に示すように、溶接電流が流れる。
しかし、何等かの要因により、溶接回路２５の一部が治具制御回路１２に短絡すると、溶接電流の一部が、図６に矢印Ｙ２で示すように、治具制御回路１２に流れ込み、制御機器の故障や電線の焼損を招くことが起こり、ひいては装置全体の稼働停止に至ることも起こり得た。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、短絡故障の検出を容易に行い装置の良好な稼働を確保することができるアーク溶接装置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】
【０００６】
請求項１記載に係る発明は、母材を保持する治具又は該治具の近傍に、該治具に係る治具制御回路の一部が配置され、溶接機構がコントローラに制御されることにより、前記母材及びワイヤに対する溶接電源の電圧印加によるアーク溶接処理が行われるアーク溶接装置であって、前記コントローラは、前記アーク溶接処理を行う前に、前記母材又は前記治具と前記ワイヤとを接触させて、前記母材、前記治具、前記ワイヤ及び前記溶接電源を含む溶接回路に流れる電流を計測するアーク溶接処理前電流計測手段と、該アーク溶接処理前電流計測手段が得た計測電流を前記溶接回路に対応して予め定められる基準電流と比較して前記溶接回路と前記治具制御回路との短絡の有無を判定する短絡有無判定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、母材を保持する治具又は該治具の近傍に、該治具に係る治具制御回路の一部が配置され、溶接機構がコントローラに制御されることにより、前記母材及びワイヤに対する溶接電源の電圧印加によるアーク溶接処理が行われるアーク溶接装置に用いられる故障検出方法であって、前記アーク溶接処理を行う前に、前記母材又は前記治具と前記ワイヤとを接触させて、前記母材、前記治具、前記ワイヤ及び前記溶接電源を含む溶接回路に流れる電流を計測するアーク溶接処理前電流計測工程と、該アーク溶接処理前電流計測工程で得られた計測電流を前記溶接回路に対応して予め定められる基準電流と比較して前記溶接回路と前記治具制御回路との短絡の有無を判定する短絡有無判定工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１、２記載の発明によれば、アーク溶接処理の実行前に、母材又は治具とワイヤとを接触させて、溶接回路に流れる電流を計測し、この計測電流を溶接回路に対応して予め定められる判定用基準電流と比較して溶接回路と治具制御回路との短絡の有無を判定する。短絡故障が発生していると判定した場合、アーク溶接処理に移行しないようにし、これにより、短絡故障の発生を把握できずに、そのままアーク溶接処理を実行した場合に起こり得る制御機器や電線の焼損の発生を確実に回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態に係るアーク溶接装置１Ａを図１ないし図３に基づいて説明する。なお、図４ないし図６に示す部材と同等の部材については、同一の符号を付し、その説明は、適宜、省略する。
この実施の形態のアーク溶接装置１Ａは、図４のアーク溶接装置１に比して、以下の（１）〜（４）が主に異なっている。
（１）図４のロボットコントローラ１１に代えて、図１に示すようにロボットコントローラ１１Ａを設けたこと。
（２）図４の溶接電源４に代えてデジタル電源からなる溶接電源（以下、図４の溶接電源４と区別するために、便宜上、デジタル溶接電源４Ａという。）を採用したこと。
（３）図４のロボットコントローラ１１と図４のアーク溶接装置１とを接続するハードＩ／Ｏ（多芯ケーブル）２４に代えてDevice Netケーブル（デバイスネットケーブル）２７を用いたこと。
（４）溶接回路２５と治具制御回路１２との短絡故障を検出する方法（後述する）を採用したこと。
【００１０】
デジタル溶接電源４Ａは、ＰＷＭ制御などを用いて入力電圧の大きさをロボットコントローラ１１Ａの指示に応じて調整して出力するようになっている。アーク溶接処理を行う場合は、出力電圧をＤＣ９０Ｖとし、ロボットコントローラ１１Ａから短絡確認指令のコマンドの入力を受けると、出力電圧をＤＣ２４Ｖに設定するようにしている。デジタル溶接電源４Ａは、正極、負極の近傍には、電流計３１及び電圧計３２が備えられており、溶接回路２５を流れる電流及び前記正極、負極間の電圧を検出し、検出値をロボットコントローラ１１Ａに出力するようにしている。
【００１１】
ロボットコントローラ１１Ａは、アーク溶接処理前電流計測手段３５と、短絡有無判定手段３６と、判定用基準電流Ｉ０を格納する記憶部３７と、を備えている。ロボットコントローラ１１Ａには、報知手段４０が設けられている。
判定用基準電流Ｉ０は、溶接回路２５及び治具制御回路１２が故障していない状態で、デジタル溶接電源４Ａの出力電圧をＤＣ２４Ｖに設定して、計測して求められた値、又はシミュレーションで求められた値が採用され、記憶部３７に格納されている。
【００１２】
アーク溶接処理前電流計測手段３５は、本アーク溶接装置１Ａによるアーク溶接処理の実行前に、母材５と溶接ワイヤ１７とを接触させて、溶接回路２５（母材５、治具７、溶接ワイヤ１７及びデジタル溶接電源４Ａを含む）に流れる電流を計測する。本実施の形態では、デジタル溶接電源４Ａの電流計が検出した電流についてDevice Netケーブル２７を介して受信することにより計測電流を得ている。この計測電流、即ちアーク溶接処理前電流計測手段３５が計測により得た溶接回路２５を流れる電流を計測電流ＩＫという。
【００１３】
短絡有無判定手段３６は、アーク溶接処理前電流計測手段３５が得た計測電流ＩＫと、記憶部３７に格納されている判定用基準電流Ｉ０（正常値）と、を比較して溶接回路２５と治具制御回路１２との短絡の有無を判定する。本実施の形態では、計測電流ＩＫ＝判定用基準電流Ｉ０の場合、短絡故障は無く、計測電流ＩＫ＜判定用基準電流Ｉ０の場合、短絡故障が発生していると判定する。すなわち、短絡故障が発生している場合は、治具制御回路１２に溶接回路２５の電流の一部が漏れ、これにより、計測電流ＩＫの値が小さくなる。このことを利用して、上述したように、計測電流ＩＫ＜判定用基準電流Ｉ０の場合、短絡故障が発生していると判定する。
【００１４】
上述したように構成したアーク溶接装置１Ａの作用について、図２及び図３に基づいて説明する。
図３に示すように、まず、ロボットコントローラ１１Ａの作動により溶接ロボット２をアークオン（アークＯＮ）位置に移動させ、図２に示すように、母材５及び溶接ワイヤ１７を接触させる(ステップＳ１）。
ロボットコントローラ１１Ａが短絡確認指令を出力する(ステップＳ２）。
続いて、デジタル溶接電源４Ａの出力電圧を２４Ｖに設定して、トーチ１８及び母材５間にその電圧を印加する(ステップＳ３）。
本実施の形態では、ステップＳ１〜Ｓ３がアーク溶接処理前電流計測工程を構成している。
【００１５】
デジタル溶接電源４Ａの電流計３１が、溶接回路２５の電流を検出し、この検出内容が計測電流ＩＫとしてロボットコントローラ１１Ａに入力されて、判定用基準電流Ｉ０と比較される(ステップＳ４）。
本実施の形態では、ステップＳ４が短絡有無判定工程を構成している。
ステップＳ４の比較で、計測電流ＩＫ＝判定用基準電流Ｉ０とされると、ステップＳ５に進んで、短絡故障は発生しておらず、本アーク溶接装置１Ａは正常であると判断し、アーク溶接処理を実行する。
また、ステップＳ４の比較で、計測電流ＩＫが判定用基準電流Ｉ０より小さい（計測電流ＩＫ＜判定用基準電流Ｉ０）とされると、溶接回路２５の電流が治具制御回路１２に漏れている、即ち短絡故障が発生していると判断し(ステップＳ６）、アーク溶接処理への移行を停止し得るように、報知手段４０を作動させオペレータにこの旨を報知する(ステップＳ７）。
【００１６】
上述したように、アーク溶接処理の実行前に、母材５又は治具７と溶接ワイヤ１７とを接触させて、溶接回路２５に流れる電流を計測し、この計測電流ＩＫを溶接回路２５に対応して予め定められる判定用基準電流Ｉ０と比較して溶接回路２５と治具制御回路１２との短絡故障の有無を判定し、短絡故障が発生していると判定した場合、アーク溶接処理に移行しないようにしている。このため、短絡故障の発生を把握できずに、そのままアーク溶接処理を実行した場合に起こり得る制御機器や電線の焼損の発生を確実に回避できる。
上述した図４に示す従来技術では、電流計２０を備えているものの、その電流計２０はオペレータが把握するだけのものであり、ロボットコントローラ１１は、故障検出を行う上でその電流計を用いることができなかった。これに比して、本実施の形態ではデジタル溶接電源４Ａを備え、デジタル溶接電源４Ａに設けられる電流計３１が溶接回路２５を流れる電流を検出してこの電流をロボットコントローラ１１Ａに入力している。そして、ロボットコントローラ１１Ａは、フィードバックされた電流（溶接回路２５を流れる電流）を利用して、故障検出を行えるものになっている。
【００１７】
なお、上記実施の形態では、短絡故障の検出の際に、デジタル溶接電源４Ａの出力電圧を２４Ｖに設定する場合を例にしたが、本発明はこれに限られず、アークを発生しなければ、他の電圧に設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るアーク溶接装置を模式的に示す図である。
【図２】図１のアーク溶接装置の短絡発生時の様子を模式的に示す図である。
【図３】図１のアーク溶接装置の短絡検出方法を示すフローチャートである。
【図４】従来のアーク溶接装置の一例を模式的に示す図である。
【図５】図４のアーク溶接装置が短絡故障していない場合を模式的に示す図である。
【図６】図４のアーク溶接装置が短絡故障している場合を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１Ａ…アーク溶接装置、１１Ａ…ロボットコントローラ、３５…アーク溶接処理前電流計測手段、３６…短絡有無判定手段、３７…記憶部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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