(57)【要約】【課題】溶接電源の使用率保護制御が動作することで、溶接が中断されて生産効率が低下することを抑制する。【解決手段】過去１０分間にわたる溶接電流の２乗の平均値Ｓｉを刻々と算出し、この平均値Ｓｉに基づいて溶接電流の通電を遮断する溶接電源の保護制御方法において、平均値Ｓｉが予め定めた第１基準値Ｓｔに達したときは、溶接を終了まで継続したときの平均値Ｓｉを推定し、この推定平均値Ｓｓと第１基準値Ｓｔよりも大きな値の第２基準値Ｓｈと比較し、Ｓｓ＜Ｓｈのときは溶接を終了まで継続し、Ｓｓ≧Ｓｈのときは溶接電流の通電を遮断して溶接を停止する。これにより、溶接を終了まで継続しても溶接電源に悪影響の出ない第２基準値Ｓｈ未満に収まると推定されるときは溶接を継続するので、生産効率の低下を抑制することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過去１０分間にわたる溶接電流の２乗の平均値Ｓｉを刻々と算出し、この平均値Ｓｉに基づいて溶接電流の通電を遮断する溶接電源の保護制御方法において、
前記平均値Ｓｉが予め定めた第１基準値に達したときは、溶接を終了まで継続したときの前記平均値Ｓｉを推定し、この推定平均値Ｓｓと前記第１基準値よりも大きな値の第２基準値Ｓｈと比較し、Ｓｓ＜Ｓｈのときは溶接を終了まで継続し、Ｓｓ≧Ｓｈのときは前記溶接電流の通電を遮断して溶接を停止する、
ことを特徴とする溶接電源の保護制御方法。
【請求項２】
前記推定平均値Ｓｓを、前記平均値Ｓｉが前記第１基準値に達した時点における前記溶接電流が溶接終了まで通電すると仮定して算出する、
ことを特徴とする請求項１記載の溶接電源の保護制御方法。
【請求項３】
前記第１基準値を、予め定めた定格溶接電流の２乗と予め定めた定格使用率との積に設定する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の溶接電源の保護制御方法。
【請求項４】
前記推定平均値Ｓｓが前記第２基準値Ｓｈ未満であるので溶接を継続しているときに、前記平均値Ｓｉが前記第２基準値Ｓｈに達したときは前記溶接電流の通電を遮断して溶接を停止する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶接電源の保護制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定格使用率を超過して溶接が行われたときに溶接電源を保護するための溶接電源の保護制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
消耗電極アーク溶接、非消耗電極アーク溶接、プラズマアーク溶接等のアーク溶接のための溶接電源には、定格使用率が定められている。例えば、定格溶接電流３５０Ａの溶接電源に対して６０％の定格使用率が定められている場合には、１０分間を１周期として、３５０Ａの溶接を合計６分間行い、残りの４分間は溶接を休止する必要がある。溶接電流が３００Ａになると、許容使用率＝（３５０／３００）２×６０＝８２％となる。溶接電流が２７１Ａになると、許容使用率は１００％となり、連続溶接が可能となる。溶接電源が定格使用率を定めている理由は、溶接電源の内部に設置されているトランジスタ、ダイオード等の半導体素子、変圧器及びリアクトルが定格使用率を超過すると加熱されて、焼損の発生又は耐久性の低下となるからである。
【０００３】
従来技術では、使用率超過を防止するために、過去１０分間にわたる溶接電流の２乗の平均値が定格溶接電流の２乗と定格使用率との積を超えたとき（溶接電源内部の温度上昇値が定格使用率で使用されたときの温度上昇値を超えたとき）は溶接電流の通電を遮断して溶接を停止して溶接電源を保護している。以下、使用率超過を防止する制御を保護制御と呼ぶことにする（例えば、特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２５９１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ロボットを利用した溶接においては、定格使用率を超過しないように溶接電流及び溶接時間が設定されている。しかし、消耗電極アーク溶接では、ワークの加工精度、設置ズレ、給電チップの給電点の変動等によって給電チップ・母材間距離が変動することがあり、給電チップ・母材間距離が変動して設定値よりも短くなると、溶接電流値が大きくなる。このような状態となると、定格使用率を超過する場合が生じることになり、上述したように、溶接電源を保護するために溶接は強制的に中断されることになる。溶接が途中で中断されたワークは、破棄するか、又は中断個所から溶接をやり直すことになる。どちらの場合でも、工数がかかり、生産効率が低下することになる。
【０００６】
そこで、本発明では、ロボット溶接において、定格使用率を超過したときに、溶接電源の保護を図りつつ、生産効率が低下することを抑制することができる溶接電源の保護制御方法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】
【０００７】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、過去１０分間にわたる溶接電流の２乗の平均値Ｓｉを刻々と算出し、この平均値Ｓｉに基づいて溶接電流の通電を遮断する溶接電源の保護制御方法において、
前記平均値Ｓｉが予め定めた第１基準値に達したときは、溶接を終了まで継続したときの前記平均値Ｓｉを推定し、この推定平均値Ｓｓと前記第１基準値よりも大きな値の第２基準値Ｓｈと比較し、Ｓｓ＜Ｓｈのときは溶接を終了まで継続し、Ｓｓ≧Ｓｈのときは前記溶接電流の通電を遮断して溶接を停止する、
ことを特徴とする溶接電源の保護制御方法である。
【０００８】
請求項２の発明は、前記推定平均値Ｓｓを、前記平均値Ｓｉが前記第１基準値に達した時点における前記溶接電流が溶接終了まで通電すると仮定して算出する、
ことを特徴とする請求項１記載の溶接電源の保護制御方法である。
【０００９】
請求項３の発明は、前記第１基準値を、予め定めた定格溶接電流の２乗と予め定めた定格使用率との積に設定する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の溶接電源の保護制御方法である。
【００１０】
請求項４の発明は、前記推定平均値Ｓｓが前記第２基準値Ｓｈ未満であるので溶接を継続しているときに、前記平均値Ｓｉが前記第２基準値Ｓｈに達したときは前記溶接電流の通電を遮断して溶接を停止する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶接電源の保護制御方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、平均値Ｓｉが第１基準値に到達した時点で、溶接を終了まで行っても溶接電源に悪影響のない第２基準値未満に収まると推定されるときは、溶接を継続するようにしている。このために、溶接途中で中断されたワークのやり直しを行う必要がないために、生産効率の低下を抑制することができる。他方、溶接を終了まで行ったときに溶接電源に悪影響のない第２基準値未満に収まらないと推定されるときは、通電を遮断して溶接を停止することで、溶接電源を保護している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る溶接電源の保護制御方法を示す推定平均値Ｓｓが第２基準値Ｓｈ未満であるので溶接を終了まで継続するときのタイミングチャートである。
【図２】本発明の実施の形態１に係る溶接電源の保護制御方法を示す推定平均値Ｓｓが第２基準値Ｓｈ以上であるので通電を遮断するときのタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１に係る溶接電源の保護制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る溶接電源の保護制御方法を示す平均値Ｓｉが第２基準値Ｓｈに到達したときのタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２に係る溶接電源の保護制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１に係る溶接電源の保護制御方法の原理を以下に説明する。定格溶接電流Ｉｔ（Ａ）及び定格使用率α（％）を設定し、加算使用率Δα（％）を設定する。そして、第１基準値Ｓｔ及び第２基準値Ｓｈを下式で定義する。
Ｓｔ＝（Ｉｔ）２・α  …（１）式
Ｓｈ＝（Ｉｔ）２・（α＋Δα）  …（２）式
ここで、第１基準値Ｓｔは、定格溶接電流Ｉｔを定格使用率αで通電して溶接したときの溶接電源内部の温度上昇値と相関する値である。また、第２基準値Ｓｈは、定格溶接電流Ｉｔを使用率α＋Δαで通電して溶接したときの溶接電源内部の温度上昇値と相関する値である。加算使用率Δαは、例えば３〜１０％程度に設定される。したがって、必ずＳｔ＜Ｓｈである。加算使用率Δαは、一時的な使用率の超過によって溶接電源の焼損の発生及び耐久性の低下が生じない範囲として設定される。上記のαを定格使用率よりも所定値だけ小さな値に設定しても良い。
【００１５】
定数である周期Ｔ＝６００秒（１０分）を設定し、溶接電流Ｉｗ（Ａ）を検出して、過去１０分間にわたる溶接電流の２乗の平均値Ｓｉを下式で算出する。
Ｓｉ＝（１／Ｔ）・∫（Ｉｗ）２・ｄｔ  …（３）式
積分は、現時点から過去６００秒（１０分）の期間行われる。
【００１６】
ここで、溶接電流Ｉｗを所定のサンプリング周期Ｔｓ（秒）ごとにサンプリングしてＡ／Ｄ変換して溶接電流デジタル値Ｉｄ（n）として検出すると、上式は下式と等価となる。
Ｓｉ（n）＝（Ｄ（n-k-1）＋…＋Ｄ（n））／ｋ  …（４）式
但し、Ｄ（n）＝Ｉｄ（n）・Ｉｄ（n）であり、ｋは１０分間にサンプリングされるデータ数であり、ｋ＝６００／Ｔｓである。この式によって１０分間にわたる溶接電流の２乗の平均値Ｓｉをサンプリング周期Ｔｓごとに算出することができる。
【００１７】
サンプリング周期Ｔｓは、例えば１秒に設定される。この場合、ｋ＝６００となる。サンプリング周期Ｔｓを１００μｓ程度まで高速化すると、溶接電流波形を正確に検出することができる。しかし、その場合にはデータ数ｋ＝６００万と膨大な数になるので、高速演算処理が可能なＣＰＵを使用することが必要となり、高価となる。これを防ぐために、溶接電流Ｉｗをローパスフィルタ（カットオフ周波数１〜１０Ｈｚ程度）に通して検出して平滑化することによって、サンプリング周期Ｔｓが１秒程度と遅くても上式の演算を正確に行うことができる。
【００１８】
本発明の実施の形態１に係る溶接電源の保護制御方法は、以下のステップによって行われる。
ステップ１：定格溶接電流Ｉｔ、定格使用率α及び加算使用率Δαを設定して、上記（１）式によって第１基準値Ｓｔ及び上記（２）式によって第２基準値Ｓｈを演算して設定する。
ステップ２：サンプリング周期Ｔｓごとに溶接電流Ｉｗをサンプリングしてデジタル値として検出する。第ｎ回目の溶接電流デジタル値をＩｄ（n）とする。
ステップ３：上記（４）式によって、第ｎ回目の１０分間にわたる溶接電流の２乗の平均値Ｓｉ（n）を演算する。
【００１９】
ステップ４：溶接中に、平均値Ｓｉが第１基準値Ｓｔに達すると（Ｓｉ≧Ｓｔ）、溶接を終了まで継続したときの推定平均値Ｓｓを演算する。この推定は、第ｎ回目の溶接電流デジタル値Ｉｄ（n）が溶接終了まで通電すると仮定して下式によって演算される。平均値Ｓｉが使用率基準値Ｓｔに達した時点からワークの溶接が終了するまでの残り時間をＴｄ（秒）とすると、この時間Ｔｄ中にサンプリングされるデータ数ｍ＝Ｔｄ／Ｔｓとなる。
Ｓｓ＝（Ｄ（n-k+m）＋…＋Ｄ（n）＋Ｄ（n）・ｍ）／ｋ  …（５）式
【００２０】
ステップ５：推定平均値Ｓｓと第２基準値Ｓｈとを比較し、Ｓｓ＜Ｓｈのときは溶接を終了まで継続し、Ｓｓ≧Ｓｈのときは溶接電流Ｉｗの通電を遮断して溶接を停止する。
【００２１】
図１及び図２は、本発明の実施の形態１に係る溶接電源の保護制御方法を示すタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｂ）は１０分間にわたる溶接電流の２乗の平均値Ｓｉを示し、同図（Ｃ）は到達信号Ａｔを示し、同図（Ｄ）は通電遮断信号Ａｓを示す。図１は上述したステップ５においてＳｓ＜Ｓｈの場合であり、図２はＳｓ≧Ｓｈの場合である。以下、両図を参照して説明する。
【００２２】
図１及び図２の（Ａ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２の期間は溶接電流Ｉ１が通電する溶接期間であり、時刻ｔ２〜ｔ３の期間は溶接電流Ｉｗは通電しない休止期間であり、時刻ｔ３〜ｔ４の期間は溶接電流Ｉ１が通電する溶接期間であり、時刻ｔ４〜ｔ５の期間は休止期間であり、時刻ｔ５〜ｔ６の期間は溶接電流Ｉ２又はＩ３が通電する溶接期間であり、時刻ｔ６〜ｔ７の期間は休止期間である。ここで、Ｉ１＜Ｉ２＜Ｉ３である。溶接電流が変化する理由は、上述したように、消耗電極アーク溶接において、溶接ワイヤの送給速度が一定であってもワークの加工精度、設置ズレ、給電チップの給電点の変動等によって給電チップ・母材間距離が変動することがあり、給電チップ・母材間距離が変動して設定値よりも短くなると、溶接電流値が大きくなるからである。各溶接期間及び各休止期間は、それぞれ同一の時間長さである。そして、溶接期間と休止期間との合算値は１０分間となっている。
【００２３】
（図１の説明）
同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ５以前の期間は、溶接電流Ｉ１が同一の使用率で通電しているので、平均値Ｓｉは一定値Ｓi1となる。Ｓi1は、上記（３）式又は（４）式から、Ｓi1＝Ｉ１・Ｉ１・（使用率）となる。このＳi1は、破線で示す第１基準値Ｓｔ未満となっている。このために、同図（Ｃ）に示すように、到達信号ＡｔはＬｏｗレベルのままであり、同図（Ｄ）に示すように、通電遮断信号ＡｓもＬｏｗレベルのままである。
【００２４】
同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ５からの溶接電流はＩ１からＩ２へと増加する。このために、同図（Ｂ）に示すように、平均値Ｓｉは時刻ｔ５から次第に増加する。そして、溶接が終了する時刻ｔ６よりも前の時刻ｔ５２において、平均値Ｓｉは破線で示す第１基準値Ｓｔに到達する（Ｓｉ≧Ｓｔ）。これに応動して、同図（Ｃ）に示すように、到達信号ＡｔがＨｉｇｈレベルに変化する。このために、上述したステップ４の処理が行われて、溶接終了までの残り時間Ｔｄ（時刻ｔ５２〜ｔ６）及び時刻ｔ５２時点での溶接電流デジタル値Ｉｄ（n）＝Ｉ２が上記（５）式に代入されて推定平均値Ｓｓが演算される。続いてステップ５の処理が行われて、推定平均値Ｓｓと第２基準値Ｓｈとが比較される。図１はＳｓ＜Ｓｈの場合であるので、同図（Ｄ）に示すように、通電遮断信号ＡｓはＬｏｗレベルのままとなり、時刻ｔ５２以降も溶接が継続されて、時刻ｔ６において溶接を終了する。同図（Ｂ）に示すように、平均値Ｓｉは、時刻ｔ５２以降も時刻ｔ６まで増加を続け、時刻ｔ６〜ｔ７の休止期間中はその値を維持する。時刻ｔ６時点での平均値Ｓｉ＝Ｓi2は一点鎖線で示す第２基準値Ｓｈよりも小さな値となっている。すなわち、Ｓi1＜Ｓｔ＜Ｓｓ（＝Ｓi2）＜Ｓｈの関係が成立する。
【００２５】
（図２の説明）
時刻ｔ５までの動作については、図１と同一であるので、説明は省略する。同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ５からの溶接電流はＩ１からＩ３へと増加する。このために、同図（Ｂ）に示すように、平均値Ｓｉは時刻ｔ５から図１のときよりも急な傾斜で次第に増加する。そして、溶接が終了する時刻ｔ６よりも前の時刻ｔ５１において、平均値Ｓｉは破線で示す第１基準値Ｓｔに到達する（Ｓｉ≧Ｓｔ）。Ｉ３＞Ｉ２であるので、時刻ｔ５１は図１の時刻ｔ５２よりも前になる。これに応動して、同図（Ｃ）に示すように、到達信号ＡｔがＨｉｇｈレベルに変化する。このために、上述したステップ４の処理が行われて、溶接終了までの残り時間Ｔｄ（時刻ｔ５１〜ｔ６）及び時刻ｔ５１時点での溶接電流デジタル値Ｉｄ（n）＝Ｉ３が上記（５）式に代入されて推定平均値Ｓｓが演算される。続いてステップ５の処理が行われて、推定平均値Ｓｓと第２基準値Ｓｈとが比較される。図２はＳｓ＞Ｓｈの場合であるので、同図（Ｄ）に示すように、時刻ｔ５１において通電遮断信号ＡｓがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗの通電は遮断されて溶接が停止する。同図（Ｂ）に示すように、平均値Ｓｉは時刻ｔ５１以降は次第に減少する。
【００２６】
同図（Ｃ）に示す到達信号ＡｔがＨｉｇｈレベルになったときは、表示灯、ブザー、外部信号等によって警報を発するようにしても良い。また、同図（Ｄ）に示す通電遮断信号ＡｓがＨｉｇｈレベルになったときは、別の警報を発するようにしても良い。さらには、通電遮断信号Ａｓが一旦Ｈｉｇｈレベルに変化したときは、リセット信号によって解除しない限りその状態を維持するようにしても良い。このようにすると、通電遮断信号ＡｓがＨｉｇｈレベルになった原因を除去してリセットした後でないと、溶接を再開できないようにすることができる。
【００２７】
図３は、上述した本発明の実施の形態１に係る溶接電源の保護制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は、ロボットを利用した溶接の場合であり、アーク溶接法が消耗電極アーク溶接法の場合である。以下、同図を参照して、各ブロックについて説明する。
【００２８】
電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源（図示は省略）を入力として、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御等の出力制御を行い、出力電圧Ｅ及び溶接電流Ｉｗを出力する。この電源主回路ＰＭは、図示は省略するが、商用電源を整流する１次整流回路、整流されたリップルのある直流を平滑するコンデンサ、上記の駆動信号Ｄｖによって駆動されて、平滑された直流を高周波交流に変換するインバータ回路、高周波交流をアーク溶接に適した電圧値に降圧する高周波変圧器、降圧された高周波交流を整流する２次整流回路を備えている。直流リアクトルＤＣＬは、上記の出力電圧Ｅを平滑する。溶接ワイヤ１は、送給モータＷＭに結合された送給ロール５の回転によって溶接トーチ４内を通って送給され、母材２との間にアーク３が発生する。溶接トーチ４は、ロボット（図示は省略）によって把持されている。溶接ワイヤ１と母材２との間には溶接電圧Ｖｗが印加し、溶接電流Ｉｗが通電する。
【００２９】
ロボット制御装置ＲＣは、溶接を開始するときにＨｉｇｈレベルとなる溶接開始信号Ｏｎ及び溶接中の現時点からワークの溶接が終了するまでの残り時間を通知する残り時間通知信号Ｔdsを出力する。ロボット制御装置ＲＣは作業プログラムを記憶しているので、ワークのどの位置を現在溶接しているかを認識することができる。したがって、ロボット制御装置ＲＣは、現在溶接している位置から終端まで溶接するのにかかる残り時間を演算することができる。
【００３０】
基準値設定回路ＳＲは、予め定めた定格溶接電流値Ｉｔ、予め定めた定格使用率α及び予め定めた加算使用率Δαを上述した（１）式及び（２）式に入力して第１基準値設定信号Ｓtr及び第２基準値設定信号Ｓhrを出力する。この回路は、上述したステップ１の処理を行っている。
【００３１】
溶接電流検出回路ＩＷＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出してローパスフィルタに通して、溶接電流検出信号Ｉwdを出力する。電流Ａ／Ｄ変換回路ＩＤは、この溶接電流検出信号Ｉwdを予め定めたサンプリング周期ＴｓごとにＡ／Ｄ変換して、溶接電流デジタル信号Ｉｄを出力する。この回路は、上述したステップ２の処理を行っている。
【００３２】
平均値演算回路ＳＩＣは、上記の溶接電流デジタル信号Ｉｄを入力として、上記のサンプリング周期Ｔｓごとに上述した（４）式によって１０分間にわたる溶接電流の２乗の平均値を演算して、平均値演算信号Ｓicとして出力する。この回路は、上述したステップ３の処理を行っている。
【００３３】
到達判別回路ＡＴは、上記の平均値演算信号Ｓic及び上記の第１基準値設定信号Ｓtrを入力として、平均値演算信号Ｓicの値が第１基準値設定信号Ｓtrの値に到達（Ｓic≧Ｓtr）した時点でＨｉｇｈレベルとなる到達信号Ａｔを出力する。推定平均値演算回路ＳＳＣは、この到達信号Ａｔ、上記の溶接電流デジタル信号Ｉｄ及び残り時間通知信号Ｔdsを入力として、到達信号ＡｔがＨｉｇｈレベルに変化した時点で、上述した（５）式によって推定平均値を演算して、推定平均値演算信号Ｓscを出力する。これらの回路は、上述したステップ４の処理を行っている。
【００３４】
比較回路ＣＭは、上記の推定平均値演算信号Ｓsc及び上記の第２基準値設定信号Ｓhrを入力として、両値を比較して、Ｓsc≧ＳhrのときはＨｉｇｈレベルになる通電遮断信号Ａｓを出力する。この回路は、上述したステップ５の処理を行っている。
【００３５】
出力電圧設定回路ＥＲは、予め定めた出力電圧設定信号Ｅｒを出力する。出力電圧検出回路ＥＤは、高周波変圧器の２次側出力を整流したパルス状電圧である出力電圧Ｅ（直流リアクトルＤＣＬを通過する前の電圧）を検出し、この検出値をローパスフィルタ（カットオフ周波数１〜１０Ｈｚ程度）に通して、出力電圧検出信号Ｅｄとして出力する。誤差増幅回路ＥＡは、上記の出力電圧設定信号Ｅｒとこの出力電圧検出信号Ｅｄとの誤差を増幅して、誤差増幅信号Ｅａを出力する。この誤差増幅回路ＥＡによって、定電圧特性の電源となる。駆動回路ＤＶは、この誤差増幅信号Ｅａ、上記の溶接開始信号Ｏｎ及び上記の通電遮断信号Ａｓを入力として、溶接開始信号ＯｎがＨｉｇｈレベルであり、かつ、通電遮断信号ＡｓがＬｏｗレベルであるときは誤差増幅信号Ｅａに従ってパルス幅変調制御を行い、その結果に基づいて上記の電源主回路ＰＭ内のインバータ回路を駆動するための駆動信号Ｄｖを出力し、溶接開始信号ＯｎがＬｏｗレベル又は通電遮断信号ＡｓがＨｉｇｈレベルのときは駆動信号Ｄｖを出力しない。この回路は、上述したステップ５の処理の一部を行っている。この回路により、通電遮断信号ＡｓがＨｉｇｈレベルになると、溶接電源の出力が停止されるので、溶接電流の通電が遮断される。
【００３６】
送給速度設定回路ＦＲは、予め定めた送給速度設定信号Ｆｒを出力する。送給制御回路ＦＣは、この送給速度設定信号Ｆｒ、上記の溶接開始信号Ｏｎ及び上記の通電遮断信号Ａｓを入力として、溶接開始信号ＯｎがＨｉｇｈレベルであり、かつ、通電遮断信号ＡｓがＬｏｗレベルであるときはこの設定値に相当する送給速度で溶接ワイヤ１を送給するための送給制御信号Ｆｃを上記の送給モータＷＭに出力し、溶接開始信号ＯｎがＬｏｗレベル又は通電遮断信号ＡｓがＨｉｇｈレベルのときは送給を停止するための送給制御信号Ｆｃを出力する。この回路は、上述したステップ５の処理の一部を行っている。この回路により、通電遮断信号ＡｓがＨｉｇｈレベルのときは、溶接ワイヤ１の送給が停止される。
【００３７】
上述した実施の形態１によれば、過去１０分間にわたる溶接電流の２乗の平均値Ｓｉが予め定めた第１基準値に達したときは、溶接を終了まで継続したときの平均値Ｓｉを推定し、この推定平均値Ｓｓと第１基準値よりも大きな値の第２基準値Ｓｈと比較し、Ｓｓ＜Ｓｈのときは溶接を終了まで継続し、Ｓｓ≧Ｓｈのときは溶接電流の通電を遮断して溶接を停止する。ここで、第１基準値は、定格溶接電流を定格使用率で通電して溶接したときの溶接電源内部の温度上昇値と相関する値に基づいて設定される。また、第２基準値は、定格溶接電流を定格使用率に加算使用率を加算した使用率で通電して溶接したときの溶接電源内部の温度上昇値と相関する値に基づいて設定される。この加算使用率は、一時的な定格使用率の超過によって溶接電源の焼損の発生及び耐久性の低下が生じない範囲として設定される。このようにすると、上記の平均値Ｓｉが第１基準値に到達した時点で、溶接を終了まで行っても溶接電源に悪影響のない第２基準値未満に収まると推定されるときは、溶接を継続するようにしている。このために、溶接途中で中断されたワークのやり直しを行う必要がないために、生産効率の低下を抑制することができる。他方、溶接を終了まで行ったときに溶接電源に悪影響のない第２基準値未満に収まらないと推定されるときは、通電を遮断して溶接を停止することで、溶接電源を保護している。
【００３８】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２では、上述した実施の形態１において、推定平均値Ｓｓが第２基準値Ｓｈ未満であるので溶接を継続しているときに、平均値Ｓｉが第２基準値Ｓｈに達したときは溶接電流の通電を遮断して溶接を停止するものである。以下、図面を参照して説明する。
【００３９】
本発明の実施の形態２における処理は、ステップ１〜４までは実施の形態１と同一であり、ステップ５を以下のようなステップ５１に置換したものである。
ステップ５１：推定平均値Ｓｓと第２基準値Ｓｈとを比較し、Ｓｓ＜Ｓｈのときは溶接を終了まで継続し、継続中に平均値Ｓｉが第２基準値Ｓｈに到達（Ｓｉ≧Ｓｈ）したとき又はＳｓ≧Ｓｈのときは溶接電流Ｉｗの通電を遮断して溶接を停止する。
【００４０】
図４は、本発明の実施の形態２に係る溶接電源の保護制御方法を示すタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｂ）は１０分間にわたる溶接電流の２乗の平均値Ｓｉを示し、同図（Ｃ）は到達信号Ａｔを示し、同図（Ｄ）は通電遮断信号Ａｓを示す。同図は、上述した図１と同様に、推定平均値Ｓｓ＜第２基準値Ｓｈの場合である。したがって、同図の時刻ｔ５２までの動作は図１と同様であるので、それらの期間の説明は省略する。以下、同図を参照して説明する。
【００４１】
同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ５からの溶接電流はＩ１からＩ２へと増加する。このために、同図（Ｂ）に示すように、平均値Ｓｉは時刻ｔ５から次第に増加する。そして、溶接が終了する時刻ｔ６よりも前の時刻ｔ５２において、平均値Ｓｉは破線で示す第１基準値Ｓｔに到達する（Ｓｉ≧Ｓｔ）。これに応動して、同図（Ｃ）に示すように、到達信号ＡｔがＨｉｇｈレベルに変化する。このために、上述したステップ４の処理が行われて、溶接終了までの残り時間Ｔｄ（時刻ｔ５２〜ｔ６）及び時刻ｔ５２時点での溶接電流デジタル値Ｉｄ（n）＝Ｉ２が上記（５）式に代入されて推定平均値Ｓｓが演算される。続いてステップ５１の処理が行われて、推定平均値Ｓｓと第２基準値Ｓｈとが比較される。同図はＳｓ＜Ｓｈの場合であるので、同図（Ｄ）に示すように、通電遮断信号ＡｓはＬｏｗレベルのままとなり、時刻ｔ５２以降も溶接が継続される。これらの動作は、上述した図１と同様である。そして、これ以降の動作が図１とは異なることになる。
【００４２】
溶接が終了する時刻ｔ６よりも前の時刻ｔ５３において、上述した要因によって給電チップ・母材間距離が変動してさらに短くなると、同図（Ａ）に示すように、溶接電流はＩ２からＩ４へと増加する。ここで、Ｉ１＜Ｉ２＜Ｉ３＜Ｉ４の場合である。このために、同図（Ｂ）に示すように、平均値Ｓｉは時刻ｔ５３から上昇の傾斜が急になり、時刻ｔ５４において一点鎖線で示す第２基準値Ｓｈに到達する（Ｓｉ≧Ｓｈ）。これに応動して、同図（Ｄ）に示すように、時刻ｔ５４において、通電遮断信号ＡｓはＨｉｇｈレベルに変化し、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗの通電は遮断されて溶接が停止する。同図（Ｂ）に示すように、平均値Ｓｉは時刻ｔ５４以降は次第に減少する。
【００４３】
図５は、上述した本発明の実施の形態２に係る溶接電源の保護制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は、ロボットを利用した溶接の場合であり、アーク溶接法が消耗電極アーク溶接法の場合である。同図は上述した図３と対応しており、同一ブロックには同一符号を付して、それらの説明は省略する。同図は、図３の比較回路ＣＭを第２比較回路ＣＭ２に置換したものである。以下、同図を参照して図３とは異なるこのブロックについて説明する。
【００４４】
第２比較回路ＣＭ２は、推定平均値演算信号Ｓsc、第２基準値設定信号Ｓhr及び平均値演算信号Ｓicを入力として、Ｓsc≧Ｓhr又はＳic≧ＳhrのときはＨｉｇｈレベルになる通電遮断信号Ａｓを出力する。この回路は、上述したステップ５１の処理を行っている。
【００４５】
上述した実施の形態２によれば、推定平均値Ｓｓが第２基準値Ｓｈ未満であるので溶接を継続しているときに、平均値Ｓｉが第２基準値Ｓｈに達したときは溶接電流の通電を遮断して溶接を停止する。すなわち、溶接終了時の推定平均値Ｓｓが第２基準値Ｓｈ未満に収まることを前提として溶接を継続しているにも関わらず、溶接電流の予想外の変動によって平均値Ｓｉが第２基準値Ｓｈに到達したときは通電を遮断するようにしている。このために、平均値Ｓｉは、第２基準値Ｓｈを超えて溶接が継続されることがないので、溶接電源の保護をより確実に行うことができる。
【符号の説明】
【００４６】
１            溶接ワイヤ
２            母材
３            アーク
４            溶接トーチ
５            送給ロール
Ａｓ            通電遮断信号
ＡＴ            到達判別回路
Ａｔ            到達信号
ＣＭ            比較回路
ＣＭ２            第２比較回路
ＤＣＬ            直流リアクトル
ＤＶ            駆動回路
Ｄｖ            駆動信号
Ｅ            出力電圧
ＥＡ            誤差増幅回路
Ｅａ            誤差増幅信号
ＥＤ            出力電圧検出回路
Ｅｄ            出力電圧検出信号
ＥＲ            出力電圧設定回路
Ｅｒ            出力電圧設定信号
ＦＣ            送給制御回路
Ｆｃ            送給制御信号
ＦＲ            送給速度設定回路
Ｆｒ            送給速度設定信号
Ｉ１〜Ｉ４        溶接電流値
ＩＤ            電流Ａ／Ｄ変換回路
Ｉｄ            溶接電流デジタル（値／信号）
Ｉｔ            定格溶接電流
Ｉｗ            溶接電流
ＩＷＤ            溶接電流検出回路
Ｉwd            溶接電流検出信号
ｋ            １０分間にサンプリングされるデータ数
ｍ            残り時間中にサンプリングされたときのデータ数
Ｏｎ            溶接開始信号
ＰＭ            電源主回路
ＲＣ            ロボット制御装置
Ｓｈ            第２基準値
Ｓhr            第２基準値設定信号
Ｓｉ            １０分間にわたる溶接電流の２乗の平均値／平均値
ＳＩＣ            平均値演算回路
Ｓic            平均値演算信号
ＳＲ            基準値設定回路
Ｓｓ            推定平均値
ＳＳＣ            推定平均値演算回路
Ｓsc            推定平均値演算信号
Ｓｔ            第１基準値
Ｓtr            第１基準値設定信号
Ｔ            周期（１０分間）
Ｔｄ            残り時間
Ｔds            残り時間通知信号
Ｔｓ            サンプリング周期
Ｖｗ            溶接電圧
ＷＭ            送給モータ
α            定格使用率
Δα            加算使用率
【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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