(57)【要約】【課題】  アーク溶接電源の製造工程において、溶接電源内部のパラメータの調整作業を効率化すること。【解決手段】溶接電源ＰＳ３と接続されて使用されるアーク負荷模擬装置ＡＬであって、制御信号Ｓｃを出力する制御部ＳＣ３と、制御信号Ｓｃに基づいて、トランジスタＴＲを能動状態で動作させて抵抗値を変化させる抵抗負荷と、を備えている。制御部ＳＣ３は、所定の周期で状態が変化する制御信号Ｓｃを出力する。また、制御部ＳＣ３は、溶接電源ＰＳ３から入力される信号Ｓｐに同期して、状態が変化する制御信号Ｓｃを出力する。本発明に係るアーク負荷模擬装置は、トランジスタＴＲを能動状態で動作させて抵抗値を変化させることによってアーク負荷を模擬することができる。このために、本発明を使用すれば、実際のアークを発生させることなく、溶接電源ＰＳ３のパラメータの調整作業を効率的に行うことができる。【選択図】  図５
2017154149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接電源と接続されて使用されるアーク負荷模擬装置であって、
制御信号を出力する制御部と、
前記制御信号に基づいて、トランジスタを能動状態で動作させて抵抗値を変化させる抵抗負荷と、
を備えたことを特徴とするアーク負荷模擬装置。
【請求項２】
前記制御部は、所定の周期で状態が変化する制御信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載のアーク負荷模擬装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記溶接電源から入力される信号に同期して状態が変化する制御信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載のアーク負荷模擬装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接電源と接続されて使用されるアーク負荷模擬装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近のアーク溶接用の溶接電源は、溶接品質を向上させるために複雑な制御がなされている。このために、溶接電源の製造工程において、多数の溶接電源のパラメータを規定範囲内になるように調整する必要がある。
【０００３】
パラメータを調整するときは、溶接電源の出力を抵抗器に接続し、出力電流を通電しながら行っている。しかし、通電時に一定の抵抗値となる抵抗器では、調整できないパラメータがある。このようなパラメータを調整するときは、アークを発生させた状態で行っている。しかし、アークを発生させた状態でパラメータの調整を行うことは、煩雑であり、かつ、アーク負荷が変動するので、パラメータの正確な調整が困難であるという問題がある。
【０００４】
特許文献１には、溶接機の検査又は調整に用いられる溶接機検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−９４６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明では、溶接電源と接続して使用され、溶接電源のパラメータをアーク発生状態と同じ負荷状態で調整することができるアーク負荷模擬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】
【０００７】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
溶接電源と接続されて使用されるアーク負荷模擬装置であって、
制御信号を出力する制御部と、
前記制御信号に基づいて、トランジスタを能動状態で動作させて抵抗値を変化させる抵抗負荷と、
を備えたことを特徴とするアーク負荷模擬装置である。
【０００８】
請求項２の発明は、前記制御部は、所定の周期で状態が変化する制御信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載のアーク負荷模擬装置である。
【０００９】
請求項３の発明は、前記制御部は、前記溶接電源から入力される信号に同期して状態が変化する制御信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載のアーク負荷模擬装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るアーク負荷模擬装置によれば、様々なアーク負荷状態を模擬することができる。このために、本発明に係るアーク負荷模擬装置を用いて溶接電源のパラメータの調整を行うと、アークを実際に発生させる必要がないので、溶接電源のパラメータの調整を、迅速に、かつ、正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係るアーク負荷模擬装置ＡＬを含む検査装置のブロック図である。
【図２】図１の検査装置における各信号のタイムチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２に係るアーク負荷模擬装置ＡＬを含む検査装置のブロック図である。
【図４】図３の検査装置における各信号のタイムチャートである。
【図５】本発明の実施の形態３に係るアーク負荷模擬装置ＡＬを含む検査装置のブロック図である。
【図６】図５の検査装置における各信号のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
［実施の形態１］
実施の形態１に係るアーク負荷模擬装置は、短絡移行アーク溶接の定常状態における負荷状態を模擬している。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態１に係るアーク負荷模擬装置ＡＬを含む検査装置のブロック図である。以下、同図を参照して、各ブロックについて説明する。
【００１５】
検査装置は、パラメータ調整の対象となる溶接電源ＰＳと、破線で囲まれたアーク負荷模擬装置ＡＬと、出力電流Ｉｗ及び出力電圧Ｖｗの波形を測定するための測定器ＯＳと、から構成されている。
【００１６】
溶接電源ＰＳは、消耗電極式アーク溶接用の溶接電源である。溶接電源ＰＳの出力端子(図示は省略)は、ケーブルによってアーク負荷模擬装置ＡＬと接続されている。溶接電源ＰＳは、起動されると、出力電流Ｉｗ及び出力電圧Ｖｗを出力する。
【００１７】
測定器ＯＳは、溶接電源ＰＳの出力端子間に接続されて、出力電流Ｉｗ及び出力電圧Ｖｗの波形を表示する。測定器ＯＳは、例えば、市販のデジタルオシロスコープである。
【００１８】
アーク負荷模擬装置ＡＬは、抵抗負荷及び制御回路ＳＣを備えている。抵抗負荷は、制御回路ＳＣから出力される制御信号Ｓｃに応じてその抵抗値が通電中に変化する。
【００１９】
抵抗負荷は、トランジスタＴＲを複数個並列接続して形成される。制御信号Ｓｃは、トランジスタＴＲのベース端子に入力される。トランジスタＴＲは、通常のように飽和状態で動作させてスイチング素子として使用するのではなく、能動状態で動作させて抵抗負荷として使用する。トランジスタＴＲの抵抗値は、制御信号Ｓｃの電流値に応じて変化する。制御信号Ｓｃの電流値が大きくなるほど抵抗値は小さくなる。トランジスタＴＲは、水冷ヒートシンク等に設置される。
【００２０】
同図は、短絡移行アーク溶接時の負荷状態を模擬する場合である。短絡移行アーク溶接では、短絡状態とアーク発生状態とを周期的に繰り返す負荷状態となる。このために、短絡状態を模擬するときは、トランジスタＴＲは、抵抗値が例えば０．０１Ωとなるように制御される。アーク発生状態を模擬するときは、トランジスタＴＲは、抵抗値が例えば０．１Ωとなるように制御される。これらの値は、溶接ワイヤの材質、直径、ワイヤ突き出し長さ等の溶接条件によって変化する負荷状態を模擬できるように制御される。
【００２１】
制御回路ＳＣは、所定の短絡期間中は第１電流値となり、所定のアーク期間中は第２電流値となる制御信号Ｓｃを出力する。第１電流値＞第２電流値である。例えば、短絡期間は１〜１０ｍｓに設定され、アーク期間は５〜１００ｍｓに設定される。
【００２２】
図２は、図１の検査装置における各信号のタイムチャートである。同図(Ａ)は制御信号Ｓｃの電流値の時間変化を示し、同図(Ｂ)は出力電流Ｉｗの時間変化を示し、同図(Ｃ)は出力電圧Ｖｗの時間変化を示す。以下、同図を参照して、動作について説明する。
【００２３】
同図(Ａ)に示すように、制御信号Ｓｃは、時刻ｔ１〜ｔ２の短絡期間中は第１電流値となり、時刻ｔ２〜ｔ３のアーク期間中は第１電流値よりも小さな値の第２電流値となる。制御信号Ｓｃは、時刻ｔ１〜ｔ３の期間を１周期として、繰り返す波形となる。トランジスタＴＲの抵抗値は、時刻ｔ１〜ｔ２の短絡期間中は０．０１Ωとなり、時刻ｔ２〜ｔ３のアーク期間中は０．１Ωとなる。
【００２４】
同図(Ｂ)に示すように、出力電流Ｉｗは、時刻ｔ１〜ｔ２の短絡期間中は、所定の増加率で増加し、所定のピーク値に達するとその値を維持する。出力電流Ｉｗは、時刻ｔ２〜ｔ３のアーク期間中は、所定の減少率で減少し、所定の定常値に達するとその値を維持する。
【００２５】
同図(Ｃ)に示すように、出力電圧Ｖｗは、時刻ｔ１〜ｔ２の短絡期間中は所定の短絡電圧値となり、時刻ｔ２〜ｔ３のアーク期間中は所定のアーク電圧値となる。短絡電圧値＜アーク電圧値である。
【００２６】
作業者は、出力電流Ｉｗ及び出力電圧Ｖｗの波形を測定器ＯＳで観察しながら、上記の増加率、ピーク値、減少率、定常値、短絡電圧値、アーク電圧値等がそれぞれ規定範囲になるように、溶接電源ＰＳの対応するパラメータを調整する。アーク負荷模擬装置ＡＬは、短絡移行アーク溶接の負荷状態を、実際にアークを発生させることなく再現することができる。このために、上記のパラメータの調整を、迅速に、かつ、正確に行うことができる。
【００２７】
上述した実施の形態１に係るアーク負荷模擬装置は、制御信号を出力する制御部と、制御信号に基づいて、トランジスタを能動状態で動作させて抵抗値を変化させる抵抗負荷と、を備えている。制御部は、所定の周期で状態が変化する制御信号を出力する。このアーク負荷模擬装置を使用して溶接電源のパラメータの調整を行うと、アークを実際に発生させることなく略同一の負荷状態を再現することができる。このために、溶接電源のパラメータの調整を、迅速に、かつ、正確に行うことができる。
【００２８】
［実施の形態２］
実施の形態２に係るアーク負荷模擬装置は、パルスアーク溶接の定常状態における負荷状態を模擬している。
【００２９】
図３は、本発明の実施の形態２に係るアーク負荷模擬装置を含む検査装置のブロック図である。同図は、図１と対応しており、同一のブロックには同一符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図は、図１の溶接電源ＰＳを第２溶接電源ＰＳ２に置換し、図１の制御回路ＳＣを第２制御回路ＳＣ２に置換したものである。以下、同図を参照して、これらのブロックについて説明する。
【００３０】
第２溶接電源ＰＳ２は、パルスアーク溶接用の溶接電源である。第２溶接電源ＰＳ２は、ピーク期間中はＨｉｇｈレベルとなり、ベース期間中はＬｏｗレベルとなるパルス同期信号Ｓｐを出力する。
【００３１】
同図は、パルスアーク溶接時の負荷状態を模擬する場合である。パルスアーク溶接では、ピーク期間とベース期間とを周期的に繰り返す負荷状態となる。ピーク期間のときは、トランジスタＴＲの抵抗値が例えば０．１Ωとなるように制御される。ベース期間のときは、トランジスタＴＲの抵抗値が例えば０．５Ωとなるように制御される。これらの値は、溶接ワイヤの材質、直径、ワイヤ突き出し長さ等の溶接条件によって変化する負荷状態を模擬できるように設定される。
【００３２】
第２制御回路ＳＣ２は、上記のパルス同期信号Ｓｐを入力として、パルス同期信号ＳｐがＨｉｇｈレベルのときは第２電流値となり、Ｌｏｗレベルのときは第３電流値となる制御信号Ｓｃを出力する。第１電流値＞第２電流値＞第３電流値である。制御信号Ｓｃが第２電流値となる期間がピーク期間に対応した負荷となり、そのときの抵抗値は０．１Ωとなる。制御信号Ｓｃが第３電流値となる期間がベース期間に対応した負荷となり、そのときの抵抗値は０．５Ωとなる。例えば、ピーク期間は１〜３ｍｓとなり、ベース期間は３〜１０ｍｓとなる。
【００３３】
図４は、図３の検査装置における各信号のタイムチャートである。同図(Ａ)は制御信号Ｓｃの電流値の時間変化を示し、同図(Ｂ)は出力電流Ｉｗの時間変化を示し、同図(Ｃ)は出力電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図(Ｄ)はパルス同期信号Ｓｐの時間変化を示す。以下、同図を参照して、動作について説明する。
【００３４】
同図(Ｄ)に示すように、パルス同期信号Ｓｐは、時刻ｔ１〜ｔ２の期間中はＨｉｇｈレベルとなり、時刻ｔ２〜ｔ３の期間中はＬｏｗレベルとなる。同図(Ａ)に示すように、制御信号Ｓｃは、パルス同期信号Ｓｐに同期して、時刻ｔ１〜ｔ２のピーク期間Ｔｐ中は第２電流値となり、時刻ｔ２〜ｔ３のベース期間Ｔｂ中は第２電流値よりも小さな値の第３電流値となる。制御信号Ｓｃは、時刻ｔ１〜ｔ３の期間を１周期として、繰り返す波形となる。トランジスタＴＲの抵抗値は、時刻ｔ１〜ｔ２のピーク期間Ｔｐ中は０．１Ωとなり、時刻ｔ２〜ｔ３のベース期間Ｔｂ中は０．５Ωとなる。
【００３５】
同図(Ｂ)に示すように、出力電流Ｉｗは、時刻ｔ１〜ｔ２のピーク期間Ｔｐ中は、所定の増加率で増加し、所定のピーク電流値に達するとその値を所定の期間維持し、その後は所定の減少率で減少する。出力電流Ｉｗは、時刻ｔ２〜ｔ３のベース期間Ｔｂ中は、所定のベース電流値を維持する。
【００３６】
同図(Ｃ)に示すように、出力電圧Ｖｗは、時刻ｔ１〜ｔ２のピーク期間Ｔｐ中は、所定の増加率で増加し、ピーク電圧値に達すると所定の期間維持し、その後は所定の減少率で減少する。出力電圧Ｖｗは、時刻ｔ２〜ｔ３のベース期間Ｔｂ中は所定のベース電圧値となる。ベース電圧値＜ピーク電圧値である。
【００３７】
作業者は、出力電流Ｉｗ及び出力電圧Ｖｗの波形を測定器ＯＳで観察しながら、上記の増加率、ピーク電流値、減少率、ベース電流値、ピーク電圧値、ベース電圧値等がそれぞれ規定範囲になるように、溶接電源ＰＳ２の対応するパラメータを調整する。アーク負荷模擬装置ＡＬは、パルスアーク溶接の負荷状態を、実際にアークを発生させることなく再現することができる。このために、上記のパラメータの調整を、迅速に、かつ、正確に行うことができる。
【００３８】
上述した実施の形態２に係るアーク負荷模擬装置は、パルスアーク溶接の負荷状態を模擬することができる。このために、パルスアーク溶接用の溶接電源のパラメータ調整に適用することができる。
【００３９】
［実施の形態３］
実施の形態３に係るアーク負荷模擬装置は、消耗電極式アーク溶接のアークスタート時における負荷状態を模擬している。
【００４０】
図５は、本発明の実施の形態３に係るアーク負荷模擬装置を含む検査装置のブロック図である。同図は、図１と対応しており、同一のブロックには同一符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図は、図１の溶接電源ＰＳを第３溶接電源ＰＳ３に置換し、図１の制御回路ＳＣを第３制御回路ＳＣ３に置換したものである。以下、同図を参照して、これらのブロックについて説明する。
【００４１】
第３溶接電源ＰＳ３は、消耗電極式アーク溶接用の溶接電源である。第３溶接電源ＰＳ３は、溶接電源の起動に同期して短時間Ｈｉｇｈレベルとなる起動同期信号Ｓｐを出力する。
【００４２】
同図は、アークスタート時の負荷状態を模擬する場合である。アークスタート時は、無負荷状態、短絡状態、アーク発生状態と推移する負荷状態となる。無負荷状態のときは、トランジスタＴＲの抵抗値が例えば∞(オフ状態)となるように制御される。短絡状態のときはトランジスタＴＲの抵抗値が例えば０．０１Ωとなるように制御される。アーク発生状態のときは、トランジスタＴＲの抵抗値が例えば０．１Ωとなるように制御される。これらの値は、溶接ワイヤの材質、直径、ワイヤ突き出し長さ等の溶接条件によって変化する負荷状態を模擬できるように設定される。
【００４３】
第３制御回路ＳＣ３は、上記の起動同期信号Ｓｐを入力として、以下の処理を行い、制御信号Ｓｃを出力する。
１）  起動同期信号Ｓｐが短時間Ｈｉｇｈレベルに変化した時点から所定の無負荷期間中は、第４電流値となる制御信号Ｓｃを出力する。
２）  続く所定の短絡期間中は、第１電流値となる制御信号Ｓｃを出力する。
３）  その後のアーク発生期間中は、第２電流値となる制御信号Ｓｃを出力する。なお、第１電流値＞第２電流値＞第３電流値＞第４電流値である。第４電流値＝０でも良い。
【００４４】
上記の動作によって、無負荷状態のときの抵抗値は∞となる。短絡状態のときの抵抗値は０．０１Ωとなる。アーク発生状態のときの抵抗値は、０．１Ωとなる。例えば、無負荷状態の期間は１００ｍｓ程度であり、短絡状態の期間は１ｍｓ程度である。
【００４５】
図６は、図５の検査装置における各信号のタイムチャートである。同図(Ａ)は制御信号Ｓｃの電流値の時間変化を示し、同図(Ｂ)は出力電流Ｉｗの時間変化を示し、同図(Ｃ)は出力電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図(Ｄ)は起動同期信号Ｓｐの時間変化を示す。以下、同図を参照して、動作について説明する。
【００４６】
同図(Ｄ)に示すように、起動同期信号Ｓｐは、時刻ｔ１において短時間Ｈｉｇｈレベルとなる。同図(Ａ)に示すように、制御信号Ｓｃは、時刻ｔ１に起動同期信号Ｓｐが短時間Ｈｉｇｈレベルに変化したことに同期して、時刻ｔ１〜ｔ２の所定の無負荷期間中は第４電流値となり、トランジスタＴＲの抵抗値は∞となる。
【００４７】
同図(Ａ)に示すように、制御信号Ｓｃは、時刻ｔ２〜ｔ３の所定の短絡期間中は第１電流値となり、トランジスタＴＲの抵抗値は０．０１Ωとなる。
【００４８】
同図(Ａ)に示すように、制御信号Ｓｃは、時刻ｔ３以降のアーク期間中は第２電流値となり、トランジスタＴＲの抵抗値は０．１Ωとなる。
【００４９】
時刻ｔ１において、溶接電源ＰＳ３は起動される。同図(Ｂ)に示すように、出力電流Ｉｗは、時刻ｔ１〜ｔ２の無負荷期間中は、通電しない。出力電流Ｉｗは、時刻ｔ２〜ｔ３の短絡期間中は、所定の増加率で増加し、所定の初期電流値に達するとその値を維持する。出力電流Ｉｗは、時刻ｔ３以降のアーク期間中は、所定の減少率で減少し、所定の定常電流値に達するとその値を維持する。
【００５０】
同図(Ｃ)に示すように、出力電圧Ｖｗは、時刻ｔ１〜ｔ２の無負荷期間中は、最大電圧値の所定の無負荷電圧値となる。出力電圧Ｖｗは、時刻ｔ２〜ｔ３の短絡期間中は、数Ｖの所定の短絡電圧値となる。出力電圧Ｖｗは、時刻ｔ３以降のアーク期間中は、所定の定常電圧値となる。
【００５１】
作業者は、出力電流Ｉｗ及び出力電圧Ｖｗの波形を測定器ＯＳで観察しながら、上記の増加率、初期電流値、減少率、定常電流値、無負荷電圧値、短絡電圧値、定常電圧値等がそれぞれ規定範囲になるように、溶接電源ＰＳの対応するパラメータを調整する。アーク負荷模擬装置ＡＬは、アークスタート時の負荷状態を、実際にアークを発生させることなく再現することができる。このために、上記のパラメータの調整を、迅速に、かつ、正確に行うことができる。
【００５２】
上述した実施の形態３に係るアーク負荷模擬装置は、消耗電極式アーク溶接のアークスタート時の負荷状態を模擬することができる。このために、本実施の形態は、消耗電極式アーク溶接の溶接電源に対して、アークスタート時のパラメータ調整に適用することができる。
【００５３】
上記の実施の形態１〜３においては、アーク発生状態の負荷状態を出力電流Ｉｗの値によらず一定の抵抗値としたが、出力電流Ｉｗの関数としても良い。このようにすることによって、よりアーク発生状態の負荷状態に近似させることができる。
【符号の説明】
【００５４】
ＡＬ            アーク負荷模擬装置
Ｉｗ            出力電流
ＯＳ            測定器
ＰＳ            溶接電源
ＰＳ２            第２溶接電源
ＰＳ３            第３溶接電源
ＳＣ            制御回路
Ｓｃ            制御信号
ＳＣ２            第２制御回路
ＳＣ３            第３制御回路
Ｓｐ            パルス同期信号／起動同期信号
Ｔｂ            ベース期間
Ｔｐ            ピーク期間
ＴＲ            トランジスタ
Ｖｗ            出力電圧
【図１】
2017154149.tif 000003
【図２】
2017154149.tif 000004
【図３】
2017154149.tif 000005
【図４】
2017154149.tif 000006
【図５】
2017154149.tif 000007
【図６】
2017154149.tif 000008