(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接電圧検出部と、前記溶接電圧検出部にて検出した時々刻々変化する溶接電圧波形にもとづいて短絡・アーク判断の基準信号を発生する手段と、この基準信号にもとづき短絡期間であるかアーク期間であるかを判別する短絡・アーク判別部とを備えた消耗電極式アーク溶接電源。
【請求項２】
溶接電圧検出部と、前記溶接電圧検出部にて検出した溶接電圧波形の０ＶレベルをシフトするＡＣカップリング回路部と、前記ＡＣカップリング回路部の出力が０Ｖレベルより小または大なる時は短絡期間と判別し、かつ反対に前記ＡＣカップリング回路部の出力が０Ｖレベルより大または小なる時はアーク期間と判別する短絡・アーク判別部とを備えた消耗電極式アーク溶接電源。
【請求項３】
溶接電圧検出部と、前記溶接電圧検出部にて検出した時々刻々変化する溶接電圧波形の平均値を計測する平滑回路部と、前記溶接電圧波形と前記平滑回路部によって得られる前記溶接電圧波形の平均値との差分をとる差分回路部と、前記差分回路部の出力が０Ｖレベルより小または大なる時は短絡期間と判別し、かつ反対に前記差分回路部の出力が０Ｖレベルより大または小なる時はアーク期間と判別する短絡・アーク判別部とを備えた消耗電極式アーク溶接電源。
【請求項４】
溶接電圧検出部と、前記溶接電圧検出部にて検出した時々刻々変化する溶接電圧波形の平均値を計測する平滑回路部と、前記溶接電圧検出部の出力が前記平滑回路部の出力より小または大なる時は短絡期間と判別し、かつ反対に前記溶接電圧検出部の出力が前記平滑回路部の出力より大または小なる時はアーク期間と判別する短絡・アーク判別部とを備えた消耗電極式アーク溶接電源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は消耗電極式アーク溶接電源に関し、特に、短絡期間とアーク期間とを判別して、短絡期間は溶接電流または溶接電圧を制御し、かつアーク期間は反対に溶接電圧または溶接電流を制御する消耗電極式アーク溶接電源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、消耗電極式アーク溶接電源は、短絡期間は出力電流を制御し、かつアーク期間は出力電圧を制御することによって、溶接品質、溶接作業性を向上し得ることが知られている。このために、溶接電圧波形より短絡期間とアーク期間との判別を行っている。
【０００３】
以下に、従来の消耗電極式アーク溶接電源における短絡とアークとの判別方法について説明する。
図８は、従来の消耗電極式アーク溶接電源の構成を示すものである。この図６において、９は同電源の溶接出力部、１は溶接電圧検出部、１０は短絡・アーク判別レベル設定部、５は短絡・アーク判別部、６は短絡期間制御部、７はアーク期間制御部、８は短絡・アーク制御切換部である。
【０００４】
以上のように構成された従来の消耗電極式アーク溶接電源について、以下にその動作を説明する。まず、溶接出力部９の溶接出力電圧を溶接電圧検出部１により検出し、この溶接電圧検出部１の出力信号と短絡・アーク判別レベル設定部１０の出力信号とを、短絡・アーク判別部５にて比較する。短絡・アーク判別部５は、溶接電圧検出部１の出力信号が短絡・アーク判別レベル設定部１０の出力信号より小なる時には短絡期間と判別し、短絡・アーク制御切換部８を短絡期間制御部６に接続するように信号を出力する。また、溶接電圧検出部１の出力信号が短絡・アーク判別レベル設定部１０の出力信号より大なる時にはアーク期間と判別し、短絡・アーク制御切換部８をアーク期間制御部７に接続するように信号を出力する。つまり、短絡・アーク制御切換部８は、短絡期間またはアーク期間に応じて、短絡期間制御部６またはアーク期間制御部７のいずれかの出力信号を溶接出力部９に出力し、短絡期間の制御とアーク期間の制御とを区別して溶接出力の制御を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の構成では、溶接法（溶接シールドガス）の種類や消耗電極の径の種類により、短絡・アーク判別レベルを変更する必要がある。また、消耗電極の突き出し長さが短い場合と長い場合とで突き出し長さの差分のインピーダンスが異なるので、短絡期間の溶接電圧値が大きくなり、アーク期間の溶接電圧値との差が少なくなることにより、さらにまた短絡期間が長くなると短絡後半での溶接電圧値が上昇するためアーク期間の溶接電圧値との差が少なくなることにより、短絡期間であるのにアーク期間と誤判別することがある。さらに、溶接電源の設置場所と溶接作業を行う場所とが離れている場合は、溶接電源の出力端子に接続された電力供給ケーブルのインピーダンスによる電圧降下分も溶接電圧として検出するため、電力供給ケーブルの長さによっては、短絡・アーク判別レベルを補正する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、短絡期間とアーク期間の判別を正確に行う消耗電極式アーク溶接電源を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の消耗電極式アーク溶接電源は、溶接電圧検出部と、前記溶接電圧検出部にて検出した時々刻々変化する溶接電圧波形にもとづいて短絡・アーク判断の基準信号を発生する手段と、この基準信号にもとづき短絡期間であるかアーク期間であるかを判別する短絡・アーク判別部とを備えたものである。
【０００８】
これによれば、溶接電圧検出部で検出された溶接電圧波形自体にもとづいて短絡・アーク判断の基準信号を発生するようにしたため、溶接法の種類、消耗電極の径の種類、消耗電極の突き出し長さの差、短絡期間の長さの差、電力供給ケーブルの長さの差に関係なく、短絡期間とアーク期間とを正確に判別することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の本発明は、溶接電圧検出部と、前記溶接電圧検出部にて検出した溶接電圧波形にもとづいて短絡・アーク判断の基準信号を発生する手段と、この基準信号にもとづき短絡期間であるかアーク期間であるかを判別する短絡・アーク判別部とを備えたものである。
【００１０】
これによれば、溶接電圧検出部で検出された溶接電圧波形自体にもとづいて短絡・アーク判断の基準信号を発生するようにしたため、溶接法の種類、消耗電極の径の種類、消耗電極の突き出し長さの差、短絡期間の長さの差、電力供給ケーブルの長さの差に関係なく、短絡期間とアーク期間とを正確に判別することが可能である。
【００１１】
請求項２記載の本発明は、溶接電圧検出部と、前記溶接電圧検出部にて検出した溶接電圧波形の０ＶレベルをシフトするＡＣカップリング回路部と、前記ＡＣカップリング回路部の出力が０Ｖレベルより小または大なる時は短絡期間と判別し、かつ反対に前記ＡＣカップリング回路部の出力が０Ｖレベルより大または小なる時はアーク期間と判別する短絡・アーク判別部とを備えたものである。
【００１２】
これによれば、溶接電圧検出部にて検出した溶接電圧波形の０ＶレベルをシフトするＡＣカップリング回路部を基準信号発生手段として、短絡・アーク判断の基準信号を得ることが可能である。
【００１３】
請求項３記載の本発明は、溶接電圧検出部と、前記溶接電圧検出部にて検出した溶接電圧波形の平均値を計測する平滑回路部と、前記溶接電圧波形と前記平滑回路部によって得られる前記溶接電圧波形の平均値との差分をとる差分回路部と、前記差分回路部の出力が０Ｖレベルより小または大なる時は短絡期間と判別し、かつ反対に前記差分回路部の出力が０Ｖレベルより大または小なる時はアーク期間と判別する短絡・アーク判別部とを備えたものである。
【００１４】
これによれば、溶接電圧波形と平滑回路部によって得られる前記溶接電圧波形の平均値との差分をとる差分回路基準信号発生手段として、短絡・アーク判断の基準信号を得ることが可能である。
【００１５】
請求項４記載の本発明は、溶接電圧検出部と、前記溶接電圧検出部にて検出した溶接電圧波形の平均値を計測する平滑回路部と、前記溶接電圧検出部の出力が前記平滑回路部の出力より小または大なる時は短絡期間と判別し、かつ反対に前記溶接電圧検出部の出力が前記平滑回路部の出力より大または小なる時はアーク期間と判別する短絡・アーク判別部とを備えたものである。
【００１６】
これによれば、溶接電圧検出部にて検出した溶接電圧波形の平均値を計測する平滑回路部を基準信号発生手段として、短絡・アーク判断の基準信号を得ることが可能である。
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施の形態における消耗電極式アーク溶接電源の構成図である。
図１において、９は同電源の溶接出力部、１は溶接電圧検出部、２はＡＣカップリング回路部、５は短絡・アーク判別部、６は短絡期間制御部、７はアーク期間制御部、８は短絡・アーク制御切換部である。
【００１８】
図２は、ＡＣカップリング回路部２の構成の一例を示したものであり、コンデンサＣと抵抗Ｒとで構成されている。
図３は、図１に示された構成の各部の出力信号を示したものであり、ａ）は溶接電圧検出部１の出力信号すなわち溶接電圧波形、ｂ）はＡＣカップリング回路部２の出力信号、ｃ）は短絡・アーク判別部５の出力信号である。Ａはアーク期間を示し、Ｓは短絡期間を示す。
【００１９】
以上のように構成された短絡を伴う消耗電極式アーク溶接電源について、以下にその動作を説明する。まず、溶接出力電圧を溶接電圧検出部１により検出し、図３のａ）の信号波形を出力する。この信号波形は、短絡期間では溶接期間よりも電圧が小となる。次に、この溶接電圧検出部１の出力信号をＡＣカップリング回路部２に入力し、この溶接電圧検出部１の出力信号の０Ｖレベルをシフトして、図３のｂ）の信号波形を出力する。さらに、ＡＣカップリング回路部２の出力信号と０Ｖレベルとを短絡・アーク判別部５にて比較し、図３のｃ）の信号波形を出力する。
【００２０】
短絡・アーク判別部５は、ＡＣカップリング回路部２の出力信号が０Ｖレベルより小なる時に短絡期間と判別し、短絡・アーク制御切換部８を短絡期間制御部６に接続するように信号を出力する。また、ＡＣカップリング回路部２の出力信号が０Ｖレベルより大なる時にアーク期間と判別し、短絡・アーク制御切換部８をアーク期間制御部７に接続するように信号を出力する。短絡・アーク制御切換部８は、短絡期間制御部６またはアーク期間制御部７のいずれかの出力信号を溶接出力部９に出力し、短絡期間の制御とアーク期間の制御とを区別して、溶接出力の制御を行う。
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図４は、本発明の第２の実施の形態における消耗電極式アーク溶接電源の構成図である。
図４において、９は同電源の溶接出力部、１は溶接電圧検出部、５は短絡・アーク判別部、６は短絡期間制御部、７はアーク期間制御部、８は短絡・アーク制御切換部で、以上は図１の構成と同様なものである。図１の構成と異なる点は、ＡＣカップリング回路部２に代えて、溶接電圧の平均値を計測する平滑回路部３と、この平滑回路部３の出力と溶接電圧検出部１の出力との差分をとる差分回路部４とを有した構成としたことにある。
【００２２】
図５は、図４に示された構成の各部の出力信号を示したものであり、ａ）は溶接電圧検出部１の出力信号すなわち溶接電圧波形、ｂ）は差分回路部４の出力信号、ｃ）は短絡・アーク判別部５の出力信号である。Ａはアーク期間を示し、Ｓは短絡期間を示す。
【００２３】
以上のように構成された短絡を伴う消耗電極式アーク溶接電源について、以下にその動作を説明する。まず、溶接出力電圧を溶接電圧検出部１により検出し、図５のａ）の信号波形を出力する。次に、溶接電圧検出部１の出力信号を平滑回路部３に入力し、溶接電圧の平均値を計測する。さらに、この溶接電圧検出部１の出力信号と平滑回路部３の出力信号との差分を差分回路部４にて演算し、図５のｂ）の信号波形を出力する。さらに、差分回路部４の出力信号と０Ｖレベルとを短絡・アーク判別部５にて比較し、図５ｃ）の信号波形を出力する。
【００２４】
短絡・アーク判別部５は、差分回路部４の出力信号が０Ｖレベルより小なる時に短絡期間と判別し、短絡・アーク制御切換部８を短絡期間制御部６に接続するように信号を出力する。また、差分回路部４の出力信号が０Ｖレベルより大なる時にアーク期間と判別し、短絡・アーク制御切換部８をアーク期間制御部７に接続するように信号を出力する。短絡・アーク制御切換部８は、短絡期間制御部６またはアーク期間制御部７のいずれかの出力信号を溶接出力部９に出力し、短絡期間の制御とアーク期間の制御とを区別して、溶接出力の制御を行う。
（第３の実施の形態）
以下、本発明の第３の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図６は、本発明の第３の実施の形態における消耗電極式アーク溶接電源の構成図である。
図６において、９は同電源の溶接出力部、１は溶接電圧検出部、５は短絡・アーク判別部、６は短絡期間制御部、７はアーク期間制御部、８は短絡・アーク制御切換部で、以上は図４の構成と同様なものである。図４の構成と異なる点は、平滑回路部３の出力と溶接電圧検出部１の出力との差分をとる差分回路部４を省略したことにある。
【００２６】
図７は、図６に示された構成の各部の出力信号を示したものであり、ａ）は溶接電圧検出部１の出力信号すなわち溶接電圧波形、ｂ）は平滑回路部３の出力信号、ｃ）は短絡・アーク判別部５の出力信号である。Ａはアーク期間を示し、Ｓは短絡期間を示す。
【００２７】
以上のように構成された短絡を伴う消耗電極式アーク溶接電源について、以下にその動作を説明する。まず、溶接出力電圧を溶接電圧検出部１により検出し、図７のａ）の信号波形を出力する。次に、溶接電圧検出部１の出力信号を平滑回路部３に入力し、溶接電圧の平均値を計測し、図７のｂ）の信号波形を出力する。さらに、溶接電圧検出部１の出力信号と平滑回路部３の出力信号とを短絡・アーク判別部５にて比較し、図７ｃ）の信号波形を出力する。
【００２８】
短絡・アーク判別部５は、溶接電圧検出部１の出力信号が平滑回路部３の出力信号より小なる時に短絡期間と判別し、短絡・アーク制御切換部８を短絡期間制御部６に接続するように信号を出力する。また、溶接電圧検出部１の出力信号が平滑回路部３の出力信号より大なる時にアーク期間と判別し、短絡・アーク制御切換部８をアーク期間制御部７に接続するように信号を出力する。短絡・アーク制御切換部８は、短絡期間制御部６またはアーク期間制御部７のいずれかの出力信号を溶接出力部９に出力し、短絡期間の制御とアーク期間の制御とを区別して、溶接出力の制御を行う。
【００２９】
なお、以上の第１、第２、第３の実施の形態においては、溶接電圧検出部１で検出する溶接電圧波形を図３、図５、図７のａ）に示す波形として記載しているが、溶接電圧検出部１の検出極性を反転して、溶接電圧波形が反転したとしても、短絡・アーク判別部５の判別を反転する、つまり、短絡・アーク判別部５の入力信号が大なる時に短絡期間、小なる時にアーク期間と判別すれば同様の結果が得られる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、溶接電圧検出部で検出された溶接電圧波形自体にもとづいて短絡・アーク判断の基準信号を発生するようにしたため、溶接法の種類、消耗電極の径の種類、消耗電極の突き出し長さの差、短絡期間の長さの差、電力供給ケーブルの長さの差に関係なく、短絡期間とアーク期間とを正確に判別することができる優れた消耗電極式アーク溶接電源を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における消耗電極式アーク溶接電源の構成図である。
【図２】図１の消耗電極式アーク溶接電源におけるＡＣカップリング回路部の構成図である。
【図３】図１の消耗電極式アーク溶接電源における各部の信号波形を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における消耗電極式アーク溶接電源の構成図である。
【図５】図４の消耗電極式アーク溶接電源における各部の信号波形を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態における消耗電極式アーク溶接電源の構成図である。
【図７】図６の消耗電極式アーク溶接電源における各部の信号波形を示す図である。
【図８】従来の消耗電極式アーク溶接電源の構成図である。
【符号の説明】
１    溶接電圧検出部
２    ＡＣカップリング回路部
３    平滑回路部
４    差分回路部
５    短絡・アーク判別部
【図１】
0003770693.tif 000002
【図２】
0003770693.tif 000003
【図３】
0003770693.tif 000004
【図４】
0003770693.tif 000005
【図５】
0003770693.tif 000006
【図６】
0003770693.tif 000007
【図７】
0003770693.tif 000008
【図８】
0003770693.tif 000009