(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ＰＳ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、第１期間中は第１状態となり、第２期間中は第２状態となり、第３期間中は第３状態となる制御信号Ｓｃを出力する制御部ＳＣ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、制御信号Ｓｃが第１状態のときは短絡前半状態に対応する第１抵抗値となり、制御信号Ｓｃが第２状態のときは短絡後半状態に対応する第２抵抗値となり、制御信号Ｓｃが第３状態のときはアーク発生状態に対応する第３抵抗値となる抵抗負荷と、を備えている。このアーク負荷模擬装置ＡＬ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ＰＳ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１
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【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、
予め定めた第１期間中は第１状態となり、それに続く予め定めた第２期間中は第２状態となり、それに続く予め定めた第３期間中は第３状態となる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、前記制御信号が前記第１状態のときは第１抵抗値となり、前記制御信号が前記第２状態のときは第２抵抗値となり、前記制御信号が前記第３状態のときは第３抵抗値となる抵抗負荷と、を備え、
前記第１抵抗値＜前記第２抵抗値＜前記第３抵抗値である、ことを特徴とするアーク負荷模擬装置。
【請求項２】
前記第２抵抗値は、時間経過に伴ってその値が増加する、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】
前記第１抵抗値及び前記第２抵抗値は時間経過に伴ってその値が増加し、かつ、前記第１抵抗値の増加率＜前記第２抵抗値の増加率である、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、
予め定めた第１期間中は第１状態となり、それに続く予め定めた第２期間中は第２状態となり、それに続く予め定めた第３期間中は第３状態となる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、前記制御信号が前記第１状態のときは第１抵抗値となり、前記制御信号が前記第２状態のときは第２抵抗値となり、前記制御信号が前記第３状態のときは第３抵抗値となる抵抗負荷と、を備え、
前記第１抵抗値＜前記第２抵抗値＜前記第３抵抗値である、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、前記第２抵抗値は、時間経過に伴ってその値が増加する、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、前記第１抵抗値及び前記第２抵抗値は時間経過に伴ってその値が増加し、かつ、前記第１抵抗値の増加率＜前記第２抵抗値の増加率である、
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。
【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。特に、実施の形態１に係るアーク負荷模擬装置は、短絡状態における出力電流制御（くびれ検出制御）に関するパラメータの設定時に適用することができる。
【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は、近年広く使用されてきているくびれ検出制御機能を付加した溶接電源である。くびれ検出制御とは、短絡状態が解除されてアークが再発生する予兆を検出して出力電流を急減させ、アーク再発生時の電流値を小さくする出力電流制御のことである。予兆は、溶接ワイヤ先端の溶滴にくびれが発生し、溶接ワイヤと母材との間の抵抗値が増加することによって検出している。これにより、スパッタの発生を大幅に削減することができる。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。さらに、短絡状態において、前半期間と後半期間とでは抵抗値が異なっている。このために、短絡状態の前半期間（第１期間）を模擬するときは、トランジスタＴＲは第１抵抗値となるように制御される。短絡状態の後半期間（第２期間）を模擬するときは、トランジスタＴＲは第２抵抗値となるように制御される。アーク発生状態（第３期間）を模擬するときは、トランジスタＴＲは第３抵抗値となるように制御される。第１抵抗値＜第２抵抗値＜第３抵抗値である。第１抵抗値及び／又は第２抵抗値は、一定値であっても良く、時間経過に伴って増加する値であっても良い。但し、第１抵抗値の増加率＜第２抵抗値の増加率である。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、予め定めた第１期間中は第１電流値となり、それに続く予め定めた第２期間中は第２電流値となり、それに続く予め定めた第３期間中は第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。例えば、第１期間（短絡状態の前半期間に相当）は３ms程度に設定される。第２期間（短絡状態の後半期間に相当）は０．５ms程度に設定される。第３期間（アーク発生状態に想到）は１０ms程度に設定される。
【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の時間変化を示し、同図（Ｄ）はトランジスタの等価の抵抗値Ｒ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の電流値は、時刻ｔ１〜ｔ２の第１期間（短絡状態の前半期間）中は第１電流値となり、時刻ｔ２〜ｔ３の第２期間（短絡状態の後半期間）中は第２電流値となり、時刻ｔ３〜ｔ４の第３期間（アーク発生状態）中は第３電流値となる。上述したように、第１電流値＞第２電流値＞第３電流値である。制御信号Ｓｃは、時刻ｔ１〜ｔ４の期間を１周期として、繰り返す波形となる。
【００２４】
同図（Ｄ）に示すように、トランジスタの抵抗値Ｒは、制御信号Ｓｃの電流値に基づいて変化し、時刻ｔ１〜ｔ２の第１期間中は第１抵抗値となり、時刻ｔ２〜ｔ３の第２期間中は第２抵抗値となり、時刻ｔ３〜ｔ４の第３期間中は第３抵抗値となる。上述したように、第１抵抗値＜第２抵抗値＜第３抵抗値である。第１抵抗値及び第２抵抗値は、時間経過に伴って増加している。第１抵抗値の増加率＜第２抵抗値の増加率となっている。例えば、第１抵抗値は０．００８から０．０１２Ωへと増加し、第２抵抗値は０．０１２から０．０４Ωへと増加し、第３抵抗値は０．１Ωである。
【００２５】
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、制御信号Ｓｃの電流値が第１電流値に変化すると、同図（Ｄ）に示すように、トランジスタの抵抗値Ｒは第１抵抗値に減少して短絡状態に相当する値となる。これに応動して、同図（Ｃ）に示すように、出力電圧Ｖｗは、小さな値の短絡電圧値に変化する。同図（Ｂ）に示すように、出力電流Ｉｗは、時刻ｔ１〜ｔ２の第１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。
【００２６】
時刻ｔ２において、同図（Ａ）に示すように、制御信号Ｓｃの電流値が第２電流値に変化すると、同図（Ｄ）に示すように、トランジスタの抵抗値Ｒは第２抵抗値に増加し、短絡状態において溶滴にくびれが形成された状態に相当する値となる。これに応動して、同図（Ｃ）に示すように、出力電圧Ｖｗは、時刻ｔ２から増加率が大きくなり、時刻ｔ２１のくびれ検出電圧値まで増加する。溶接電源ＰＳは、この抵抗値の増加に応動してくびれ検出制御が動作する。この結果、時刻ｔ２１において、同図（Ｂ）に示すように、出力電流Ｉｗは小さな値のくびれ電流値に急減し、時刻ｔ３まで維持する。同図（Ｃ）に示すように、出力電圧Ｖｗは、時刻ｔ２１まで増加した後は、出力電流Ｉｗが減少するのに伴って減少する。
【００２７】
時刻ｔ３において、同図（Ａ）に示すように、制御信号Ｓｃの電流値が第３電流値に変化すると、同図（Ｄ）に示すように、トランジスタの抵抗値Ｒは第３抵抗値に増加してアーク発生状態に相当する値となる。これに応動して、同図（Ｃ）に示すように、出力電圧Ｖｗはアーク電圧値に増加する。同図（Ｂ）に示すように、出力電流Ｉｗはアーク電流値に増加する。
【００２８】
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、くびれ電流値、アーク電流値、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。さらに、作業者は、時刻ｔ２１においてくびれ検出制御が動作（出力電流Ｉｗが急減）するように、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。
【００２９】
上述した実施の形態１に係るアーク負荷模擬装置は、予め定めた第１期間中は第１状態となり、それに続く予め定めた第２期間中は第２状態となり、それに続く予め定めた第３期間中は第３状態となる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、制御信号が第１状態のときは第１抵抗値となり、制御信号が第２状態のときは第２抵抗値となり、制御信号が第３状態のときは第３抵抗値となる抵抗負荷と、を備えている。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。
【００３０】
上記の実施の形態１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】
【００３１】
ＡＬ            アーク負荷模擬装置
Ｉｗ            出力電流
ＯＳ            測定器
ＰＳ            溶接電源
Ｒ            トランジスタの抵抗値
ＳＣ            制御回路
Ｓｃ            制御信号
ＴＲ            トランジスタ
Ｖｗ            出力電圧
【図１】
2017164775.tif 000003
【図２】
2017164775.tif 000004