JP2570121Y2 - 溶接ワイヤ送給異常検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、消耗性電極ワイヤ（以
下溶接ワイヤという）を比較的長い送給経路によって溶
接部に送給する場合に、送給経路の入口附近または途中
に定トルク制御されるプッシュモータを設置し、送給経
路の出口附近に定速度制御されるプルモータを設置する
プッシュプル方式のワイヤ送給装置において、プッシュ
側、またはプル側のいずれかに送給異常が発生したとき
にこれを検出して作業者および溶接装置に警報するため
の装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プッシュプル式溶接ワイヤ送給装置にお
いては、通常定速度制御されるプルモータの速度がワイ
ヤ送給速度に一致しているものとして取扱われている。
しかし、プルモータの送給ローラ部にすべりが発生する
とプルモータ速度と実際の溶接ワイヤ送給速度とは一致
せず誤った送給を行うことになる。そこで従来は、特に
厳密に送給速度を監視するときに限り、プル側モータよ
りも送給経路の出口側に溶接ワイヤの送給速度を直接計
測する実速度検出器を設けて、この検出値が設定送給速
度に一致するようにプルモータの速度を制御する方式が
採用されていた。

【０００３】図１はこのようにした装置の例を示す接続
図である。同図において、１は溶接電源、２はプッシュ
側溶接ワイヤ送給装置であり、ワイヤリール２１、プッ
シュモータ２２、プッシュモータ２２によって駆動され
る送給ローラ２３、プッシュモータの発生トルクを設定
するトルク設定器２４、プッシュモータ２２のトルク検
出器２６およびトルク設定器２４の設定値とトルク検出
器２６の出力とを比較し差信号によってプッシュモータ
の発生トルクを設定値に保つ誤差増幅器２５を有する。
３はプル側溶接ワイヤ送給装置であり、プルモータ３
１、プルモータ３１によって駆動される送給ローラ３
２、プルモータの回転速度を設定する送給速度設定器３
３、送給ローラ３２よりも出口側に設けられた溶接ワイ
ヤに接して転動する送給速度検出用ローラ３４、ローラ
３４に連結されてローラ３４の回転速度に応じた電圧信
号や周波数のパルス列を出力する送給速度検出器３５お
よび送給速度設定器３３の設定値と送給速度検出器３５
の出力とを入力として両入力信号の差によってプルモー
タの速度を設定値に保つ誤差増幅器３６からなる。そし
てこのプル側送給装置のうち送給速度設定器３３および
誤差増幅器３６はプッシュ側の溶接ワイヤ送給装置２に
並設されており、プルモータ３１および送給速度検出器
３５とはケーブルにより接続される。また４は溶接トー
チ、５は被溶接物である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】図１のような従来装置
においては、実際の溶接ワイヤ送給速度を検出してこれ
を設定値に保つように制御するので、一応正しい送給速
度が得られる。しかし、溶接ワイヤの送給経路は細いフ
レキシブルコンジットにより形成されており、この中を
溶接ワイヤが相当速い速度で送給されるために、溶接ワ
イヤが削られて生じる金属粉やほこりなどがこのコンジ
ット内に滞積して送給抵抗が増加する。また、溶接ワイ
ヤの送給経路が小さな曲率でまげられたときにも送給抵
抗が増加する。これらの送給抵抗の増加は共働するプッ
シュモータが定トルク制御されているためにすべての送
給抵抗の変動分をプルモータで負担しなければならな
い。このために、送給抵抗の増加がプルモータの能力を
超えたときには満足な送給が行なわれなくなる。また、
溶接ワイヤはプッシュモータ、プルモータによってそれ
ぞれ回転駆動される送給ローラ２３、および３２を溶接
ワイヤに加圧して摩擦駆動されるが、この加圧力が不足
したときにも送給速度が不足することになる。このよう
な場合、従来装置においては何らこの送給異常を検出し
得ず、送給速度不足のために劣悪な溶接結果を生じるこ
とになる。また図１の装置においては、実際の送給速度
を検出するために送給路の出口側近くにプルモータ３１
および送給ローラ３２とは別に検出用ローラ３４および
検出器３５を設けることが必要となる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本考案は、上記従来装置
の問題点を解決するためにプッシュモータの送給速度、
プルモータの速度または送給速度設定値から、送給抵抗
の増加や送給ローラの加圧不足などによって送給異常が
発生したときに各信号の差からこれを検出して警報を発
するようにしたものである。

【０００６】ここで、送給異常が発生したときの状況を
検討してみるとつぎの通りとなる。 （１）加圧ローラの加圧力には異常がなく、正常時はす
べりが発生しないが送給抵抗が増加してプルモータでそ
の増加分を負担しきれなくなったとき （イ）プッシュモータ速度検出値ｐ1 溶接ワイヤの実速度に等しいが設定値ｐo より遅い（ｐ
1 ＜ｐo ） （ロ）プルモータ速度検出値ｐ2 溶接ワイヤの実速度に略等しいが設定値ｐo より遅い、
またプルモータは定速制御されているために加圧ローラ
の加圧力に抗してワイヤに対してすべりが発生してい
る。（ｐ2 ≦ｐo ）この場合、ｐ2 −ｐ1 ＞０となる。

【０００７】（２）送給抵抗が大でかつプルモータの送
給ローラの加圧が不足したとき （イ）プルモータの負担は送給ローラ部ですべっている
ために軽いので設定速度ｐo に略等しい。（ｐ2 ＝ｐo
） （ロ）ワイヤの実際の送給速度はすべっている分だけ遅
いので、すべりがなくてワイヤの実速度に等しいプッシ
ュモータの速度ｐ1 は遅い。（ｐ1 ＜ｐo ）この場合ｐ
2 −ｐ1 ＞０となる。

【０００８】（３）送給抵抗が大でかつプッシュモータ
の送給ローラの加圧力が不足したとき （イ）プッシュモータは負担が軽くなった分だけ速度が
速くなる。（ｐ1 ＞ｐo） （ロ）プルモータはすべりがほとんどないかまたはプッ
シュモータの負担すべき負荷も負担するので若干のすべ
りが生じ、設定速度よりも遅くなる。（ｐ2 ≦ｐo ）こ
の場合ｐ2 −ｐ1 ＜０となる。

【０００９】（４）送給抵抗は過大ではないがプルモー
タの送給ローラの加圧が不足してすべりが生じていると
き （イ）プッシュモータはワイヤの実速度に等しいので設
定速度よりもすべり分だけ遅い。（ｐ1 ＜ｐo ） （ロ）プルモータは加圧力不足のため負荷が軽くなり、
ほぼ設定速度である。（ｐ2 ＝ｐo ）この場合ｐ2 −ｐ
1 ＞０となる。

【００１０】（５）送給抵抗は過大ではないがプッシュ
モータの送給ローラの加圧力が不足しこの部分ですべり
が発生しているとき （イ）プッシュモータは定トルク制御されているので加
圧ローラの加圧不足のために必要なトルクが減少し、回
転速度ｐ１は高速になる。（ｐ１＞ｐｏ） （ロ）プルモータは定速度制御のために設定速度ｐｏに
等しいか遅い。（ｐ２≦ｐｏ）この場合ｐ２−ｐ１＜０
となる。

【００１１】（６）送給抵抗に関係なく、プッシュ側、
プル側ともに加圧ローラの加圧が不足して両方ですべり
が発生しているとき （イ）プッシュモータはすべり分だけ高速になってい
る。（ｐ１＞ｐｏ） （ロ）プルモータは定速度制御でかつ加圧力不足の分だ
け軽負荷となっているから、ワイヤの実速度はすべり分
だけ遅いがプルモータの回転速度は設定値ｐｏにほぼ等
しい。（ｐ２＝ｐｏ）この場合ｐ２−ｐ１＜０となる。

【００１２】（７）逆にプッシュモータ，プルモータと
もに正常に送給しているときには、プルモータ部でわず
かのすべりがあり、このためにｐ2 −ｐ1 ≧０でかつ
（ｐ2 −ｐ1 ）はかなり小さい値である。

【００１３】上記（１）ないし（７）から送給異常の場
合には、（ｐ2 −ｐ1)が許容値ｋ（ｋ＞０）以上に大き
くなるか、または（ｐ2 −ｐ1)が負になったときであ
る。そこで本考案においては、プッシュモータの速度と
プルモータの速度とを比較し、差が上記の関係となった
ときに送給異常が発生したと判断し、警報を発して異常
表示、溶接停止指令などを発するようにしたものであ
る。

【００１４】

【実施例】図２に本考案の実施例を示す。同図におい
て、２７はプッシュモータ２２の回転速度検出器、３５
ａは図１の従来装置において別にローラを設けて溶接ワ
イヤの送給速度を検出するために設けていた検出器のか
わりにプルモータの回転速度を検出する検出器である。
６はプッシュモータ２２の速度検出器２７の出力ｐ１と
プルモータ３１の速度検出器３５ａの出力ｐ２とを入力
とし、これらの信号と許容値設定器７の設定値ｋ（但
し、ｋ＞０）とから、ｐ２−ｐ１＞ｋのとき、またはｐ
２−ｐ１＜０のときに送給異常と判断して警報ｅ１，ｅ
２を発する警報回路であり、８は警報ｅ１にて点灯する
異常表示灯、９はこの警報回路６をリセットするリセッ
トスイッチである。同図のその他の要素には図１に示し
た従来装置と同機能のものに同符号を付して詳細な説明
を省略する。

【００１５】図２の装置において、図示を省略した起動
スイッチによって溶接が開始されると、プッシュモータ
２２はトルク設定器２４にて定められたトルク値とトル
ク検出器２６の出力との差が誤差増幅器２５によって増
幅されてプッシュモータ２２に供給されて、設定された
トルクで運転される。同時にその回転数が回転速度検出
器２７によって検出されて信号ｐ１として出力される。

【００１６】一方、プルモータ３１は、送給速度設定器
３３の出力ｐｏと回転速度検出器３５ａの出力ｐ２との
差が誤差増幅器３６にて増幅されて、プルモータ３１に
供給されて回転速度設定速度に保たれる。またこれと同
時に速度検出信号ｐ２が警報回路６に供給される。警報
回路６においては、プッシュモータ２２の回転速度検出
信号ｐ１とプルモータ３１の回転速度検出信号ｐ２およ
び許容値設定器７の設定値ｋとを入力とし、ｋ≧ｐ２−
ｐ１＞０のときは正常であり、ｐ２−ｐ１＞ｋまたはｐ
２−ｐ１＜０のときは送給異常として警報信号ｅ１，ｅ
２を出力する。この信号ｅ１は異常表示灯８を点灯さ
せ、また信号ｅ２は溶接電源１に供給されて溶接電力の
供給を停止するとともに溶接ワイヤ送給装置２および３
に送給停止指令（送給開始信号の遮断）を発して溶接を
強制的に中断させる。この警報回路６は上記の送給異常
を検出したときにこれを保持し、リセットスイッチ９を
押すことによって復帰する。

【００１７】ここでプルモータ３１は送給速度設定器３
３によって設定された速度を保つように定速度制御され
ているから、速度検出信号ｐ2 は設定信号ｐo に略等し
い（ｐ2 ＝ｐo ）ので、警報回路６の入力として信号ｐ
2 のかわりに設定信号ｐo を用いてもよい。さらに警報
回路６としてはｐ2 −ｐ1 ＞ｋ（またはｐo −ｐ1 ＞
ｋ）を検出したときにのみ送給異常として警報を発する
もの、あるいはｐ2 −ｐ1 ＜０（またはｐo −ｐ1 ＜
０）のときにのみ警報を発するもの、さらにはｐ2−ｐ1
＞ｋ（またはｐo −ｐ1 ＞ｋ）とｐ2 −ｐ1 ＜０（ま
たはｐo −ｐ1 ＜０）とを別々に表示する表示灯を各１
個設けて、いずれの送給異常が発生したかを判別できる
ように構成してもよい。

【００１８】さらに、上記においては送給異常を検出し
たときには直ちに警報を発し、異常表示および溶接中断
を行なうものについて示したが、短時間の過渡的な異常
に対しても直ちに応答すると、溶接結果にほとんど影響
を与えない程度の極く短時間の異常に対しても溶接が中
断されるので不都合なときがある。それ故、警報回路６
には若干の時限要素をもたせて、短時間の異常に対して
は応答しないようにしておくのが望ましい。また、溶接
の起動時には各モータの立上りに若干の時間遅れがある
ので、この間は送給異常と同じ現象となる。それ故、溶
接の開始時から一定時間の間も警報回路６を無効にする
ように溶接中よりも長めの時限要素をもたせるのが望ま
しい。

【００１９】また警報回路６は単に送給異常を検出した
ときに異常表示灯やブザーなどの警報器を作動させるだ
けとし、溶接を中断するか否かは作業者の判断にまかせ
るようにしてもよい。ただし、この場合も一旦溶接を中
断または終了したときは次回の溶接起動はできないよう
にする方がよいのはもちろんである。

【００２０】図３に警報回路の実施例を示す。同図にお
いてＡ１は差動増幅器であり、回転速度検出信号ｐ１と
回転速度検出信号ｐ２とを入力とし差信号（ｐ２−ｐ
１）を出力する。Ｉｎ１は差動増幅器Ａ１の出力を積分
し、比較的短かい時定数の時間遅れ要素を形成する時限
回路であり、例えば図に略示したようにコンデンサと抵
抗器とからなる簡単な平滑回路または演算増幅器の入出
力間にコンデンサと抵抗器とを並列に接続した積分回路
が使用できる。Ｄ１ないしＤ４はダイオード、ＣＭ１，
ＣＭ２は比較器、ＯＲ１はオア回路、ＡＮＤ１はアンド
回路、ＭＭ１は入力信号の立上りによりトリガーされて
一定時間の間出力信号がローレベルになるモノマルチバ
イブレータ、ＦＦ１は入力信号の立上りでトリガーされ
るフリップフロップ回路である。またＮは零に近い負の
信号を与える基準信号源である。同図のその他の要素は
図２の実施例と同機能のものに同符号を付してある。

【００２１】図３の警報回路において、回転速度検出信
号ｐ１と回転速度検出信号ｐ２とが差動増幅器Ａ１によ
って演算されて差信号（ｐ２−ｐ１）が得られる。差信
号ｐ２−ｐ１は時限回路Ｉｎ１によって急峻な変化が平
滑されてダイオードＤ１，Ｄ２に供給される。差信号
（ｐ２−ｐ１）はダイオードＤ１，Ｄ２によって極性が
判別されて、ｐ２＞ｐ１のときには比較器ＣＭ１、また
ｐ２＜ｐ１のときには比較器ＣＭ２に供給される。ｐ２
＞ｐ１のとき、比較器ＣＭ１に差信号ｐ２−ｐ１が供給
されてこの信号と許容値設定器７の設定値ｋとが比較さ
れて、ｐ２−ｐ１＞ｋのときにハイレベル信号、ｐ２−
ｐ１≦ｋのときにはローレベル信号が出力される。ま
た、ｐ２＜ｐ１のときには比較器ＣＭ２に差信号ｐ２−
ｐ１が供給されて基準信号源Ｎの設定値ｎ，（ｎ＜０で
零に近い値）と比較され、ｐ２−ｐ１＜ｎ，即ちｐ２−
ｐ１＜０となったときにハイレベル信号を出力し、ｐ２
−ｐ１≧ｎのときにローレベル信号を出力する。上記の
各場合において、ｐ２−ｐ１＞０のときには比較器ＣＭ
２はローレベルであり、同様にｐ２−ｐ１＜０のときに
は比較器ＣＭ１はローレベルである。一方、モノマルチ
バイブレータＭＭ１は溶接起動指令信号ｗｓの立上りに
よってトリガーされて設定された一定時間の間出力信号
がローレベルとなり、設定時間の経過後ハイレベルにな
る。比較回路ＣＭ１またはＣＭ２の出力のいずれかがハ
イレベルになると、即ちｐ２−ｐ１＞ｋまたはｐ２−ｐ
１＜ｎ＜０になると、オア回路ＯＲ１の出力がハイレベ
ルとなり、このときモノマルチバイブレータＭＭ１の時
限が終了していればアンド回路ＡＮＤ１がハイレベル出
力となり、これによってフリップフロップ回路ＦＦ１が
セットされてダイオードＤ３，Ｄ４を経てハイレベル信
号ｅ１，ｅ２が出力される。この信号ｅ１によって異常
表示灯８を点灯させ、また信号ｅ２によって溶接を中断
させる。この信号ｅ１，ｅ２はフリップフロップ回路Ｆ
Ｆ１によって信号ｐ１，ｐ２が消滅した後も保持されて
警報を続ける。送給異常の原因を点検し、改修した後に
リセットスイッチを押すことによってフリップフロップ
回路ＦＦ１がリセットされて警報ｅ１，ｅ２がローレベ
ルに復帰する。

【００２２】なお、モノマルチバイブレータＭＭ１によ
って溶接開始から一定時間の間は信号ｐ1 ，ｐ2 にかか
わらずアンド回路ＡＮＤ１の一方の入力をローレベルと
したので、起動直後から送給速度が安定するまでの間の
不安定期間において誤った警報を発してしまうことがな
い。また、差動増幅器Ａ１の出力側に比較的時定数の短
かい時間遅れ要素Ｉn1を設けたので送給速度の極く短時
間の変動に対して警報回路が動作してしまうことがな
い。

【００２３】図４は、警報回路の別の実施例を示す接続
図である。同図においては図３の実施例のオア回路ＯＲ
１のかわりに比較器Ｃｍ１およびＣｍ２の各出力とモノ
マルチバイブレータＭＭ１の出力とを入力とするアンド
回路をＡＮＤ２とＡＮＤ３の２個とし、これらの各出力
によってセットされるフリップフロップ回路もＦＦ２と
ＦＦ３との２個を設けたものである。そして異常表示灯
も８１と８２の２個設けてフリップフロップ回路ＦＦ２
の出力ｅ１１またはフリップフロップ回路ＦＦ３の出力
ｅ１２によって点灯する。また信号ｅ１１とｅ１２とは
オア回路ＯＲ２によって論理和がとられて信号ｅ２とな
り溶接停止指令信号となる。同図の警報回路のその他の
部分は図３に示した実施例と同様である。

【００２４】図４の警報回路においては、送給異常が信
号ｐ2 −ｐ1 ＞ｋによって判定されたときと、信号ｐ2
−ｐ1 ＜０によって判定されたときとが区別できるの
で、異常表示灯８１に「過負荷またはプルモータ送給ロ
ール加圧不足」の表示をし、異常表示灯８２に「プッシ
ュモータ送給ロール加圧不足または全送給ロール加圧不
足」の表示をしておけば、作業者に不良箇所を明確に知
らせることができる。

【００２５】なお、図３および図４において基準信号源
Ｎは比較器ＣＭ２として入力信号が負、（ｐ２−ｐ１＜
０）のときにのみハイレベル信号を出力するものを用い
るときには設ける必要がないのはもちろんである。また
時限回路Ｉｎ１は警報回路の感度を悪くする方向に作用
するものであるので、鋭敏な警報回路が要求されるとき
や、他の回路部品によって同様の効果、（急峻な速度変
化には反応しない特性）を有するときには省略してもよ
い。さらにモノマルチバイブレータＭＭ１およびアンド
回路ＡＮＤ１、またはＡＮＤ２、ＡＮＤ３も要求される
性能に応じて省略してもよい。

【００２６】さらに、溶接終了時において、ワイヤ送給
を停止しようとするときにも起動時と同様に不安定な期
間が存在する場合には、モノマルチバイブレータＭＭ１
を溶接終了指令信号によって再度トリガーするようにす
れば、溶接終了時の不安定期間にも警報回路を不動作に
することができる。さらにまた、警報回路としては、図
３、図４に示した例の他に任意の論理回路や集積回路を
組合せて構成することができる。また、警報信号ｅ1 ，
ｅ11，ｅ12によって表示灯やブザーによって警報する他
に文字を表示するようにしてもよい。

【００２７】

【考案の効果】上記のように本考案においては、プッシ
ュプル方式のワイヤ送給装置において、プッシュ側、プ
ル側のいずれにトラブルが発生してもその送給異常を検
出することができるので、設定したワイヤ送給速度から
外れたまま溶接を続行することがなくなるので、溶接品
質の保証が確実にできるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のプッシュプル方式のワイヤ送給装置の接
続図。

【図２】本考案の溶接ワイヤ送給異常検出装置を用いた
プッシュプル方式の溶接装置の例を示す接続図。

【図３】本考案で用いる警報回路の例を示す接続図。

【図４】本考案で用いる警報回路の他の例を示す接続
図。

【符号の説明】

１ 溶接電源 ２ プッシュ側溶接ワイヤ送給装置 ３ プル側溶接ワイヤ送給装置 ４ 溶接トーチ ５ 被溶接物 ６ 警報回路 ７ 許容値設定器 ８ 異常表示灯 ９ リセットスイッチ ２２ プッシュモータ ２３ 送給ロール ２４ トルク設定器 ２５ 誤差増幅器 ２６ トルク検出器 ２７ 回転速度検出器 ３１ プルモータ ３２ 送給ロール ３３ 送給速度設定器３５ａ 回転速度検出器 ３６ 誤差増幅器 Ａ１ 作動増幅器 ｅ１，ｅ２，ｅ１１，ｅ１２ 警報信号

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接ワイヤの送給経路の入口または途中
   に設けられて定トルク制御されるプッシュモータと前記
   送給経路の先端近くに設けられて送給速度設定器の設定
   値に応じて定速度制御されるプルモータとを有するプッ
   シュプル式の溶接ワイヤ送給装置の送給異常を検出する
   装置において、前記プッシュモータの速度ｐ1 を検出す
   る第１の速度検出器と、前記プルモータの速度ｐ2 を検
   出する第２の速度検出器と、前記第１の速度検出器の出
   力ｐ1 と前記第２の速度検出器の出力ｐ2 または前記送
   給速度設定器の設定値ｐo とを入力とし（ｐ2 −ｐ1 ＞
   ｋまたはｐ2 −ｐ1 ＜０）または（ｐo −ｐ1 ＞ｋまた
   はｐo −ｐ1 ＜０）の少なくとも一方が発生したとき
   （但しｋはあらかじめ定めた正の定数）に送給異常と判
   断して警報を発する警報回路とを有する溶接ワイヤ送給
   異常検出装置。
2. 【請求項２】 前記警報回路は、送給異常の表示をする
   とともにワイヤ送給および／または溶接の停止を指令す
   る信号を出力する回路である請求項１に記載の溶接ワイ
   ヤ送給異常検出装置。
3. 【請求項３】 前記警報回路は、溶接起動時から一定時
   間は前記警報を発しないよう時限要素を備えた請求項１
   に記載の溶接ワイヤ送給異常検出装置。