(57)【要約】【課題】  溶接トーチ先端のワイヤと被加工物とが長期間短絡したとき、ワイヤ送給装置に内蔵している電源回路の電力供給が不足し、溶接ワイヤの送給が停止してしまう。【解決手段】  溶接電源装置から電力線を介して供給される電力を用いて内部電源を生成する電源回路と、前記電力線を介して前記溶接電源装置と通信を行う通信回路と、前記通信回路からのモータ指令信号に基づいてモータを制御する制御回路と、を備えたワイヤ送給装置において、前記ワイヤ送給装置に負荷電圧を検出する電圧検出回路を設け、前記制御回路は、前記電圧検出回路が検出した負荷電圧に基づいて前記モータ指令信号を補正しモータ制御信号として出力しモータの制御を行う、ことを特徴とするワイヤ送給装置である。【選択図】  図１
2016074012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接電源装置から電力線を介して供給される電力を用いて内部電源を生成する電源回路と、前記電力線を介して前記溶接電源装置と通信を行う通信回路と、前記通信回路からのモータ指令信号に基づいてモータを制御する制御回路と、を備えたワイヤ送給装置において、
前記ワイヤ送給装置に負荷電圧を検出する電圧検出回路を設け、前記制御回路は、前記電圧検出回路が検出した負荷電圧に基づいて前記モータ指令信号を補正しモータ制御信号として出力しモータの制御を行う、ことを特徴とするワイヤ送給装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記検出した負荷電圧の平均電圧値に基づいて前記モータ指令信号を補正しモータ制御信号として出力する、ことを特徴とする請求項１記載のワイヤ送給装置。
【請求項３】
前記平均電圧値は、前記検出した負荷電圧を所定時間ごとに移動平均した値である、ことを特徴とする請求項２記載のワイヤ送給装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記平均電圧値が電圧設定値の予め定めた倍数以上になると前記モータ指令信号の値を予め定めた値に大きくしモータ制御信号として出力し、前記平均電圧値が予め定めた基準電圧値以下になると前記前記モータ指令信号の値を予め定めた値に小さくしモータ制御信号として出力する、ことを特徴とする請求項２ないし３のいずれかに記載のワイヤ送給装置。
【請求項５】
前記制御回路は、前記平均電圧値が前記電圧設定値の値の２倍以上になると前記モータ指令信号の値を１．５倍にし前記モータ制御信号として出力し、前記平均電圧値が予め定めた基準電圧値以下になると前記モータ指令信号の値を０．５倍にし前記モータ制御信号として出力する、ことを特徴とする請求項４記載のワイヤ送給装置。
【請求項６】
前記溶接電源装置と、前記請求項１ないし５のいずれかに記載のワイヤ送給装置とを備えており、前記電力線を介して、前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置との間で通信を行う、ことを特徴とする溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤ送給装置のワイヤの送給制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
消耗電極式溶接機は、通常、重量があるために移動させない溶接電源装置と、溶接個所の変更に伴って作業者が持ち運びするワイヤ送給装置とに分離されている。
そして、ワイヤ送給装置は、溶接電源装置からパワーケーブルを介してモータ指令信号を受信し、このモータ指令信号に基づいてモータの回転を制御している。
【０００３】
図４に示す溶接システムは、例えば、ＣＯ２・ＭＡＧ溶接方法の溶接電源装置ＷＰとワイヤ送給装置ＳＤとの間を、パワーケーブルを介して電力線搬送の通信を行っている。
【０００４】
図４に示すように、溶接システムは、溶接電源装置ＷＰ、ワイヤ送給装置ＳＤ、遠隔操作装置ＲＣ、パワーケーブル１,２、および、溶接トーチＴＨを備えている。
溶接電源装置ＷＰの一方の出力端子は、パワーケーブル１を介して、ワイヤ送給装置ＳＤに接続されている。ワイヤ送給装置ＳＤは、ワイヤを溶接トーチＴＨに送り出して、ワイヤの先端を溶接トーチＴＨの先端から突出させる。溶接トーチＴＨの先端に配置されている図示省略のコンタクトチップにおいて、パワーケーブル１とワイヤとは電気的に接続されている。溶接電源装置ＷＰの他方の出力端子は、パワーケーブル２を介して、被加工物Ｗに接続される。溶接電源装置ＷＰは、溶接トーチＴＨの先端から突出するワイヤの先端と、被加工物Ｗとの間に高電圧を印加してアークを発生する。
【０００５】
溶接電源装置ＷＰは、アーク溶接のための電力を溶接トーチＴＨに供給するものである。溶接電源装置ＷＰは、電力変換回路ＥＣ、主制御回路ＳＣ、および、第１通信回路ＰＬ１を備えている。
【０００６】
図４に示す電源変換回路ＥＣは、電力系統から入力される三相交流電力をアーク溶接に適した直流電力に変換して出力するものである。電源変換回路ＥＣに入力される三相交流電力は、図示省略の整流回路によって直流電力に変換され、インバータ回路によって交流電力に変換される。そして、トランスによって降圧（または昇圧）され、整流回路によって直流電力に変換されて出力される。また、電源変換回路ＥＣは、ワイヤ送給装置ＳＤにも電力を供給する。
【０００７】
主制御回路ＳＣは、電力変換回路ＥＣの制御を行うものであり、例えば、マイクロコンピュータなどによって実現され、主制御回路ＳＣは、電力変換回路ＥＣから出力される溶接電圧が所定の設定電圧になるように制御を行う。また、主制御回路ＳＣは、溶接条件の変更や電力変換回路ＥＣの起動、異常等の検出も行う。そして、主制御回路ＳＣは、ワイヤ送給装置ＳＤに対する送給指令やガス電磁弁の開放指令等の信号を第１通信回路ＰＬ１に出力する。
【０００８】
図４に示す第１通信回路ＰＬ１は、パワーケーブル１を介して、ワイヤ送給装置ＳＤとの間で電力線搬送通信を行うためのものである。第１通信回路ＰＬ１は、ワイヤ送給装置ＳＤから受信した信号を復調して主制御回路ＳＣに出力する。ワイヤ送給装置ＳＤから受信する信号には、例えば、溶接条件を設定するための信号や、電力変換回路ＥＣの起動を指示する起動信号等などがある。また、第１通信回路ＰＬ１は、主制御回路ＳＣから入力される信号を変調して、ワイヤ送給装置ＳＤに送信する。ワイヤ送給装置ＳＤに送信する信号には、例えば、検出された溶接電圧または溶接電流の信号や、異常発生を示す信号、送給指令信号、ガス電磁弁の開放指令信号等などがある。なお、ワイヤ送給装置ＳＤとの間で送受信される信号は、上記に示したしたものに限定されない。
【０００９】
第１通信回路ＰＬ１は、パワーケーブル１の周囲に配置し磁気結合したコイルを備えている。第１通信回路ＰＬ１は、コイルを介して信号をパワーケーブル１に重畳し電力線搬送で通信する。第１通信回路ＰＬ１は、主制御回路ＳＣより入力される信号に応じてキャリア信号をＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調し、変調信号にスペクトル拡散を行い、アナログ信号に変換して送信する。
【００１０】
図４に示すワイヤ送給装置ＳＤは、ワイヤを溶接トーチＴＨに送り出すものである。また、ワイヤ送給装置ＳＤは、図示省略のガスタンクからのシールドガスを溶接トーチＴＨの先端に供給する。そして、ワイヤ送給装置ＳＤは、電源回路ＰＳ、送給・通信制御回路ＣＳ、第２通信回路ＰＬ２、モータ制御回路ＭＯ、および、ガス電磁弁ＧＳを備えている。
【００１１】
電源回路ＰＳは、送給・通信制御回路ＣＳ、モータ制御回路ＭＯおよびガス電磁弁ＧＳに電力を供給するものである。そして、電源回路ＰＳは、パワーケーブル１，２を介して溶接電源装置ＷＰから電力の供給を受け、各回路に対応した電圧に変換して出力する。
【００１２】
電源回路ＰＳは、図５に示す、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、第１の昇降圧回路Ａ、第２の昇降圧回路Ｂ及び第３の昇降圧回路Ｃを備えている。ダイオードＤ１は、コンデンサＣ１からパワーケーブル１に電流が逆流するのを防ぐためのものである。コンデンサｃ１は、パワーケーブル１，２を介して溶接電源装置ＷＰから供給される電力を蓄積するものである。第１の昇降圧部Ａ、第２の昇降圧回路Ｂ及び第３の昇降圧回路Ｃは、それぞれ送給・通信制御回路ＣＳ、ガス電磁弁ＧＳ、モータ制御回路ＭＯに出力する電圧を調整するものであり、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータを備えている。第１の昇降圧回路Ａ、第２の昇降圧回路Ｂ及び第３の昇降圧回路Ｃは、コンデンサＣ１の端子間電圧を、それぞれ送給・通信制御回路ＣＳ、ガス電磁弁ＧＳ、モータ制御回路ＭＯに適した電圧に昇圧（または降圧）して出力する。また、第３の昇降圧回路Ｃは、溶接が終了するまでシールドガスの供給が停止しないように、送給・通信制御回路ＣＳおよびモータ制御回路ＭＯへの電力供給が停止した後もガス電磁ＧＳへ電力供給ができるように、図示省略のコンデンサを設けている。
【００１３】
図４に戻って、送給・通信制御回路ＣＳは、ワイヤ送給装置ＳＤの制御を行うものであり、例えば、マイクロコンピュータなどによって実現されている。送給・通信制御回路ＣＳは、第２通信回路ＰＬ２との間で各種信号の入出力を行い、遠隔操作装置３との間でも各種信号の入出力を行う。遠隔操作装置ＲＣは、離れた位置から溶接電源装置ＷＰを操作するためのものである。
【００１４】
送給・通信制御回路ＣＳは、溶接電源装置ＷＰの電力変換回路ＥＣを起動する起動信号を第２通信回路ＰＬ２からパワーケーブル１を介して送信する。また、送給・通信制御回路ＣＳは、第１通信回路ＰＬ１からモータ指令信号がパワーケーブル１を介して送信されると、モータＭを制御してワイヤの送給を行い溶接トーチＴＨにワイヤを送り出す。
【００１５】
送給・通信制御回路ＣＳは、電源回路ＰＳに内蔵しているコンデンサＣ１の端子間電圧に基づいて電源回路ＰＳの電力が充分か不足しているか判別し、不足と判別すると第２通信回路ＰＬ２を介して溶接電源装置ＷＰに電力不足を示す信号を出力し、ワイヤの送給を停止させ、ガス電磁弁２５も閉鎖させる。すなわち、溶接中に電源回路ＰＳの電力が不足してしまうと問題が生じるので、不足と判別すると溶接を停止していた。
上述に示す技術が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００３−１５４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
従来では、溶接トーチ先端のワイヤと被加工物とが長期間短絡したとき、電源回路の電力不足が発生し、溶接ワイヤの送給が停止してしまう。このとき、溶接ワイヤの送給が停止しても、ガス電磁弁への電力供給が０．５秒程度継続できるようにガス電磁弁への電力供給部分にはコンデンサを搭載し、溶接が終了するまでシールドガスを供給できるようにしておき、ブローが発生しないようにしている。
しかし、溶接を継続することができず、溶接を再開するときに溶接欠陥の原因になる可能性がある。そこで、被加工物が長期間短絡に陥り、電源回路の出力電圧が低下する前に、長期間短絡にならないように制御する必要がある。
そこで、本発明では、長期間短絡を抑制する溶接システム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】
【００１８】
上述した課題を解決するために、請求項１記載の発明は、溶接電源装置から電力線を介して供給される電力を用いて内部電源を生成する電源回路と、前記電力線を介して前記溶接電源装置と通信を行う通信回路と、前記通信回路からのモータ指令信号に基づいてモータを制御する制御回路と、を備えたワイヤ送給装置において、
前記ワイヤ送給装置に負荷電圧を検出する電圧検出回路を設け、前記制御回路は、前記電圧検出回路が検出した負荷電圧に基づいて前記モータ指令信号を補正しモータ制御信号として出力しモータの制御を行う、ことを特徴とするワイヤ送給装置である。
【００１９】
請求項２記載の発明は、前記制御回路は、前記検出した負荷電圧の平均電圧値に基づいて前記モータ指令信号を補正しモータ制御信号として出力する、ことを特徴とする請求項１記載のワイヤ送給装置である。
【００２０】
請求項３記載の発明は、前記平均電圧値は、前記検出した負荷電圧を所定時間ごとに移動平均した値である、ことを特徴とする請求項２記載のワイヤ送給装置である。
【００２１】
請求項４記載の発明は、前記制御回路は、前記平均電圧値が電圧設定値の予め定めた倍数以上になると前記モータ指令信号の値を予め定めた値に大きくしモータ制御信号として出力し、前記平均電圧値が予め定めた基準電圧値以下になると前記前記モータ指令信号の値を予め定めた値に小さくしモータ制御信号として出力する、ことを特徴とする請求項２ないし３のいずれかに記載のワイヤ送給装置である。
【００２２】
請求項５記載の発明は、前記制御回路は、前記平均電圧値が前記電圧設定値の値の２倍以上になると前記モータ指令信号の値を１．５倍にし前記モータ制御信号として出力し、前記平均電圧値が予め定めた基準電圧値以下になると前記モータ指令信号の値を０．５倍にし前記モータ制御信号として出力する、ことを特徴とする請求項４記載のワイヤ送給装置である。
【００２３】
請求項６記載の発明は、前記溶接電源装置と、前記請求項１ないし５のいずれかに記載のワイヤ送給装置とを備えており、前記電力線を介して、前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置との間で通信を行う、ことを特徴とする溶接システムである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、溶接トーチ先端のワイヤと被加工物との長期短絡を抑制することができるので、ワイヤ送給装置に内蔵されている電源回路の電力不足が改善できる。この改善により溶接ワイヤの送給の停止が減少するので、溶接欠陥になることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態の溶接システムのブロック図である。
【図２】実施形態を形成する制御回路の詳細図である。
【図３】実施形態の動作を説明する波形図である。
【図４】従来技術の溶接システムのブロック図である。
【図５】従来技術の電源回路の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１〜図３を参照して本発明の実施形態の動作について説明する。
図１は、本発明の実施形態の溶接システムのブロック図である。同図において、図４及び図５に示す従来技術の溶接システムのブロック図と同一符号の構成物は、同一動作を行うので説明は省略し、符号の相違する構成物についてのみ説明する。
【００２７】
図１に示すワイヤ送給装置ＳＤＶは、電源回路ＰＳ、第２通信回路ＰＬ２、モータ制御回路ＭＯ、ガス電磁弁ＧＳに加えて、制御回路ＣＣと電圧検出回路ＶＯとを備えている。
【００２８】
電圧検出回路ＶＯは、電源回路ＰＳに入力される電圧を検出して電圧検出信号Ｖｏ（負荷電圧）として制御回路ＣＣに入力する。
【００２９】
図２は図１に示す制御回路ＣＣの詳細図を示し、送給・通信制御回路ＣＳ、平均化回路ＶＡ及び指令補正回路ＧＡで形成されている。そして、平均化回路ＶＡは、電圧検出信号Ｖｏの値を所定時間ごとに平均して平均化信号Ｖａとして出力する。また、電圧検出信号Ｖｏの値を所定時間ごとに移動平均して平均化信号Ｖａとしてもよい。
【００３０】
指令補正回路ＧＡは、平均化信号Ｖａの値が遠隔操作装置ＲＣにて設定された電圧設定信号Ｖｓｅｔの値の所定倍数以上になると、モータ指令信号Ｉｓｅｔの値を予め定めた値に大きくしてモータ制御信号Ｇａとして出力し、平均化信号Ｖａの値が予め定めた基準電圧値以下になると、モータ指令信号の値を予め定めた値に小さくしてモータ制御信号Ｇａとして出力する。
【００３１】
図３は、実施形態の動作を説明する波形図である。図３において、同図（Ａ）は、電圧検出信号Ｖｏを示し、同図（Ｂ）は、電圧設定信号Ｖｓｅｔを示し、同図（Ｃ）は、平均化信号Ｖａを示し、同図（Ｄ）は、モータ指令信号Ｉｓｅｔを示し、同図（Ｅ）は、モータ制御信号Ｇａを示す。
【００３２】
次に、図３の波形図を用いて動作について説明する。図３に示す時刻ｔ＝ｔ１において、電圧検出回路ＶＯは、電源回路ＰＳに入力される電圧を検出して電圧検出信号Ｖｏとして出力する。平均化回路ＶＡは、電圧検出信号Ｖｏの値を所定時間ごとの平均を算出し、時刻ｔ＝ｔ２において、図３（Ｃ）に示す、平均化信号Ｖａを出力する。
【００３３】
指令補正回路ＧＡは、平均化信号Ｖａの値が図３（Ｃ）に示すように、電圧設定値Ｖｓｅｔを所定倍数αした値αＶｓｅｔ以上又は以下か、基準電圧値Ｖｒｅｆ以上又は以下の判別を時刻ｔ＝ｔ２において行い、平均化信号Ｖａの値が電圧設定値を所定倍数した値αＶｓｅｔ以下であり、基準電圧値Ｖｒｅｆ以上とのとき、モータ指令信号Ｉｓｅｔの値を補正せずにモータ制御信号Ｇａとして出力する。
【００３４】
続いて、時刻ｔ＝ｔ２〜ｔ３において、平均化回路ＶＡは、所定時間検出した電圧検出信号Ｖｏの平均電圧値Ｖａを算出し、指令補正回路ＧＡに入力する。
【００３５】
指令補正回路ＧＡは、平均化信号Ｖａの値が図３（Ｃ）に示すように、電圧設定値Ｖｓｅｔを所定倍数した値αＶｓｅｔ以上又は以下か、基準電圧値Ｖｒｅｆ以上又は以下の判別を時刻ｔ＝ｔ３において行い、平均化信号Ｖａの値がαＶｓｅｔ以上になるとモータ指令信号Ｉｓｅｔの値を予め定めた値に大きくしてモータ制御信号Ｇａとして出力する。
例えば、平均化信号Ｖａの値が電圧設定値Ｖｓｅｔが、例えば、２倍以上の値になると、モータ指令信号Ｉｓｅｔの値を  例えば、１．５倍にして図３（Ｅ）に示す指令補正信号Ｇａとして出力する。この補正により、ワイヤの送給を速くしてワイヤの燃え上がりを素早く抑制する。
【００３６】
時刻ｔ＝ｔ３〜ｔ４において、平均化回路ＶＡは、再度所定時間検出した電圧検出信号Ｖｏの平均電圧値Ｖａを算出し、時刻ｔ＝ｔ４において、指令補正回路ＧＡが平均化信号Ｖａの値が電圧設定値を所定倍数した値αＶｓｅｔ以下になったと判別すると、モータ指令信号Ｉｓｅｔの値を補正せずに、モータ制御信号Ｇａとして出力する。
【００３７】
時刻ｔ＝ｔ４〜ｔ５において、平均化回路ＶＡは、所定時間検出した電圧検出信号Ｖｏの値の平均電圧値Ｖａを算出し、指令補正回路ＧＡに入力する。指令補正回路ＧＡは、平均化信号Ｖａの値が図３（Ｃ）に示すように、電圧設定値Ｖｓｅｔを所定倍数した値αＶｓｅｔ以上又は以下か、基準電圧値Ｖｒｅｆ以上又は以下の判別を時刻ｔ＝ｔ５において行い、基準電圧値Ｖｒｅｆ以下になるとモータ指令信号Ｉｓｅｔの値を予め定めた値に小さくしてモータ制御信号Ｇａとして出力する。
例えば、平均化信号Ｖａの値が基準電圧値Ｖｒｅｆ、例えば、５Ｖ以下の値になると、モータ指令信号Ｉｓｅｔの値を  例えば、０．５倍にして、同図（Ｅ）に示す指令補正信号Ｇａとして出力する。この補正により、ワイヤの送給を遅くして長期短絡を抑制する。
【００３８】
指令補正回路ＧＡは、例えば、０．５ｓｅｃを超えても平均化信号Ｖａの値が基準電圧値Ｖｒｅｆ以下を継続すると、ワイヤの長期短絡と判別してモータ指令信号Ｉｓｅｔの値を零にしてモータ制御信号Ｇａとして出力し、ワイヤの送給を停止して長期短絡を解除させる。
また、平均化回路ＶＡは、電圧検出信号Ｖｏの値を所定時間ごとに平均して平均化信号Ｖａとして出力するが、電圧検出信号Ｖｏの値を所定時間ごとに移動平均して平均化信号Ｖａとしてもよい。
【００３９】
上述より、溶接トーチ先端のワイヤと被加工物とが長期間短絡したとき、溶接ワイヤの送給を素早く減速又は停止することで、ワイヤ送給装置に設けた電源回路の出力電圧が低下する前に長期間短絡が解除できるので、ワイヤ送給装置の電源回路の電力不足が解消できる。
【符号の説明】
【００４０】
１            パワーケーブル
２            パワーケーブル
３            制御回路用電源線
４            ガス弁用電源線
５            モータ制御用電源線
Ａ            第１の昇降圧回路
Ｂ            第２の昇降圧回路
Ｃ            第３の昇降圧回路
ＡＣ          商用交流電源
Ｃ１          コンデンサ
ＣＣ          制御回路
ＣＳ          送給・通信制御回路
Ｄ１          ダイオード
ＥＣ          電力変換回路
Ｉｓｅｔ      モータ指令信号（モータ指令値）
ＧＡ          指令補正回路
Ｇａ          モータ制御信号
Ｇｃ          電磁弁駆動信号
ＧＳ          ガス電磁弁
Ｍ            モータ
ＭＯ          モータ制御回路
ＰＬ１        第１通信回路
ＰＬ２        第２通信回路
ＰＳ          電源回路
ＲＣ          遠隔操作装置
Ｒｃ          遠隔操作装置信号
ＳＣ          主制御回路
Ｓｃ          主制御信号
ＳＤ          ワイヤ送給装置
ＳＤＶ        ワイヤ送給装置
ＴＨ          トーチ
ＶＡ          平均化回路
Ｖａ          平均電圧信号（平均電圧値）
ＶＯ          電圧検出回路
Ｖｏ          電圧信号
Ｖｓｅｔ      設定電圧信号（設定電圧値）
Ｗｃ１        溶接機送給装置間通信信号
ＷＰ          溶接電源装置
【図１】
2016074012.tif 000003
【図２】
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【図３】
2016074012.tif 000005
【図４】
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【図５】
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