JPH02187268A - 消耗電極式両極性アーク溶接電源における出力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ この発明は、溶接終了から溶接ワイヤ・母材間の溶着検
出動作終了までに要する時間を短濾するようにした、消
耗電極式両極性アーク溶接電源における出力制御方法に
関する。

〔従来の技術〕

周知のように、消耗電極式両極性アーク溶１妾電源（以
下、両極性アーク溶接電源という）は、溶接ワイヤと母
材間に、母材が正極となる正極性の直流溶接電圧と母材
が負極となる逆極性の直流溶接電圧とを交互に繰り返し
印加してアーク溶接するものである。この両極性アーク
溶接電源は、特に薄板の溶接に際して、溶は込み深さの
制御が容易であると共に溶は落ちを防止できるなどの優
れた利点を有しているため、アーク溶接ロボットなどの
自動溶接装置と組み合わせて用いられることが多い、そ
して、このアーク溶接ロボットなどの自動溶接装置には
、溶接終了時にトーチから突き出した溶接ワイヤ（以下
、ワイヤという）の先端部と母材との溶着の有無を検出
する溶着検出手段が備えられている。これは、溶着が生
じた状態でトーチを予め定めた移動手順に従って次の溶
接箇所に移動させようとすると、トーチなどが破１員し
てその交換や修理に多くの時間を要するので、これを未
然に防止するためである。

以下、従来の両極性アーク溶接電源と、溶着検出手段と
を備えた自動溶接装置における溶着検出動作を、その手
順を示すタイムチャートの第３図に基づき説明する。

すなわち、第３図（ａ）に示すように、溶接の終了か指
令されると、溶接動作指令信号がオフする。

これに同期してワイヤ送給モータへの送給停止が指令さ
れ、第３図（ｂｌに示すように、ワイヤ送給モータは慣
性による回転を続けたのち停止遅れ時間Ｔｄ経過復に完
全停止する。第３図（Ｃ）は第１遅延信号を示しており
、この第１遅延信号は上記の溶接動作指令信号のオフ動
作から所定の第１遅延時間ＴＩだけ遅れてオフ動作する
信号である。即ち、この第１遅延時間Ｔ１は、ワイヤ送
給モータの完全停止までに要する停止遅れ時間Ｔｄの最
大値に余裕しろを加算して設定された時間である。そし
て、この第１遅延信号のオフ動作に同期して、第３図（
ｆ）に示すように、ワイヤ・母材間への両極性アーク熔
接電源からの両極性溶接電圧の印加が停止される。なお
、第３図（ｆ）は母材を基準にしたときのワイヤ・母材
間の電圧を示す。このように、ワイヤの送給停止が指令
されたのち上記のようにして定められた第１遅延時間Ｔ
１だけ遅れて、両極性アーク溶接電源から交互に繰り返
す正極性直流溶接電圧と逆極性直流溶接電圧との印加を
停止し、ワイヤ送給モータが完全停止するまでの間に送
り出されるマノイヤを熔融させるようにしている。

そして、第３図（ｄ）に示す第２遅延信号は、溶接動作
指令信号のオフ動作から第１遅延時間ＴＩよりわずかに
長い第２遅延時間Ｔ２だけ遅れてオフする信号であり、
この第２遅延信号のオフ動作に同期して、第３図（ｅ）
に示すように、検出時間幅Ｔ３を有する溶着検出指令信
号が出力される。この溶着検出指令信号に従ってワイヤ
・母材間に溶着検出用直流電源から溶着検出用直流電圧
（母材に対しワイヤが正極）を印加し、このとき検出し
たワイヤ・母材間の電圧値と予め定めた設定値とを比較
することによってワイヤと母材との溶着の有無を検出す
るようにしている。そして、アーク溶接ロボット等の自
動溶接装置では、溶着が検出されたときは、自動溶接装
置の移動動作を停止し、警報を発したり、溶着している
ワイヤを溶断したりする手段が採られ、また、溶着なし
と検出されたときは、トーチを予め定めた移動手順に従
って次の溶接箇所に移動させるようにしている。

〔発明が解決しようとする！３１！題〕ところで、アー
ク溶接ロボットなどの自動溶接装置ではその生産性向上
のために秒単位の作業時間短縮が強く要請されている。

そのため、溶接の終了が指令されてから溶着検出動作終
了までに要する時間を短ｋｉ’ｄ　Ｌようとすると、溶
着検出手段を有する自動溶接装置に用いられる」−記紹
介した従来の両極性アーク溶接？！源においては、以下
に説明する問題点があってこの時間短縮ができなかった
。

すなわち、この時間を短縮するために、第３図（ｄ）に
破線で示すように第２遅延時間Ｔ２を短縮し、第３図（
ｅ）に破線で示すように溶着検出指令信号の出力を早め
て、ワ・イヤ送給モータが停止し７た後、両極性アーク
溶接電源から１橿性と逆極性との直流溶接電圧がワイヤ
・母材間に交互に印加されているうちに溶着検出動作を
行おうとすると、正極性直ｉＪｔ溶接電圧が印加されて
いる時は、ワイヤ・母材間の電圧が母材に対し負電圧の
状態となる。

その結果、ワイヤと母材との溶着が実際に生じていない
ときでも、検出したワイヤ・母材間の電圧値が設定値（
母材の電位よりわずかに高い予め定められた電圧値）よ
り低くなって溶着ありという誤判定が生じる。このため
に、従来は、両極性アークン容接電源からの溶接電圧の
印ＩＪｎ停止後に溶着検出動作を開始するようにしてい
たので、溶接の終了が指令されてから溶着検出動作終了
までに要する時間を短縮することができなかった。

したがって、この発明は、溶着検出手段を有する溶接装
置に用いられる両極性アーク溶接電源における上記のよ
うな問題点を解消するためになされたものであり、溶接
の終了が指令されてから溶着検出動作終了までに要する
時間を溶着検出に係る誤判定を生じることなく短縮でき
る、消耗電極式両極性アーク溶接電源における出力側ｊ
１方法の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、この発明による方法は、
溶接の終了に際し溶接ワイヤを送給するワイヤ送給モー
タへの送給停止が指令されたのち所定時間経過後に溶接
ワイヤと母材間に溶接電圧と異なる溶着検出用直流電圧
を印加し、検出した溶接ワイヤ・母材間の電圧値と設定
埴とを比較することによって溶接ワイヤと母材との溶着
の有無を検出する溶着検出手段を有する溶接装置に用い
られ、且つ、溶接ワイヤと母材間に正極性の直流溶接電
圧と逆極性の直流溶接電圧とを交互に繰り返し印加する
消耗電極式両極性アーク溶接電源における出力制御方法
において、溶接の終了に際し上記ワイヤ送給モータへの
送給停止が指令されてから上記溶着検出用直流電圧が印
加されるまでの間に、上記正極性と逆極性の直流溶接電
圧を交１２に繰り返し印加する極性切替え制御を停止し
、以後、溶接ワイヤと母材間に上記溶着検出用直流電圧
と同じ極性の直流溶接電圧を所定時間印加することを特
徴とするものである。

〔作　用〕

この発明による消耗電極式両極性アーク溶接電源におけ
る出力制御方法Ｇごおいては、溶接の終了に際し溶接ワ
イヤを送給するワイヤ送給モータへの送給停止が指令さ
れてから、この送給停止が指令されたのち所定時間経過
後に熔■妾ワイヤと母材間に溶着検出用直流電圧が印加
されるまでの間に、正極性と逆極性の直流溶接電圧を交
互に操り返し印加する極性切替え制御が停止され、以後
、溶接ワイヤと母材間に溶着検出用直流電圧と同じ極性
の直流溶接電圧が所定時間印加される。二のことにより
、極性切替え制御停止後に出力される直流溶接電圧の印
加中に溶着検出用直流電圧を印加しても、極性の不一致
による溶着検出に係る誤判定を生じることがないので、
溶着検出動作を早めることができる。

〔実施例〕

以下、この発明に係る実施例を、第１図及び第２図を参
照しながら説明する。

第１図は、この発明による方法を実施する両極性アーク
溶接電源と、溶着検出手段とを備えた自動溶接装置のブ
ロック図であり、同図において、この自動溶接装置は溶
着検出装置（１）、両極性アーク溶接電源（２）および
図示しない主制御装置とから構成されている。（３）は
ワイヤ、（４）はワイヤ（３）に通電するためのトーチ
、（５）はワイヤ送給モータ、（６）はワーク、すなわ
ち母材である。尚、トーチ（４）、ワイヤ送給モータ（
５）などは、図示しない主制御装置によって移動制御さ
れる移動装置（図示省略）に取り付けられている６ 溶着検出装置（１）において、符号Ｅは溶着検出用直流
１源であって、この溶着検出用直流電源Ｅの負極側は母
材（６）に接続され、正極側は高抵抗値を有する抵抗な
どのインピーダンス素子（７）と、これに直列接続され
たスイッチ５ｈｌｌとを介してトーチ（４）に接続され
ている。（８）は図示しない主制御！Ｊ置から）立接動
作指令信号Ｓが入力される第２遅延回路、（９）はこの
第２遅延回路（８）の第２遅延信号Ｓ２が入力されるワ
ンショット回路であり、このワンショット回路（９）は
上記のスイッチＳＷＩをオン・オフ動作させる溶着検出
指令信号Ｓ３を出力するものである。００）はスイッチ
ＳＷＩがオン状態の時にワイヤ（３）・母材（６）間の
電圧値を検出する電圧検出回路、（１１）は溶着電圧設
定器、θ″！Ｊは電圧検出回路０■の出力と溶着電圧設
定Ｈ（ＩＩ）の出力とが入力される比較器である。この
比較２８　（１２）の溶着判定信号Ｓ４は図示しない主
制御装置に出力される。

また、両極性アーク溶接電ａ（２）において、０■は交
流電源を入力とし、その直流出力電圧の値が半導体スイ
ッチング素子によって制御される直流電源、（ロ）はこ
の直流電源０■の出力側に接続されたインバータ回路で
あり、ブリッジ接続されたトランジスタＱｌ−０４によ
り構成されている。０５１は溶接動作指令信号Ｓが入力
される第１遅延回路で、その出力である第１遅延信号Ｓ
１を直流電源０りに出力する。０ωは正極性と逆極性の
時間比率を設定する極性比率設定器、０７）はトランジ
スタロ１〜０４をスイッチング制御するドライブ回路で
あり、この極性比率設定器Ｑ６１とドライブ回路０りと
は溶接動作指令信号Ｓによりオン・オフ動作するスイッ
チＳＷ２を介して接続されている。

さらに、面は正極性と逆極性の時間比率を逆極性１００
χに設定し、ワイヤ（３）・母材（６）間に直流電源０
■から逆極性の直：ｆＬ溶接電圧のみを印加するように
した逆極設定器であって、スイッチ籏３を介してドライ
ブ回路０７）に接続されている。０ωは溶接動作指令信
号Ｓが入力される信号反転器であって、その出力信号に
より上記のスイッチＳＷ３がオン・オフされる。そして
、Ｑのは溶接動作指令信号Ｓにより起動・停止すると共
に、ワイヤ送給モータ（５）を制御するワイヤ送給制御
回路である。

以下、この発明による出力制御方法を、第２図のその制
御動作を示すタイムチャートをも参照しながら説明する
。

まず、図示しない主制御装置の溶接動作指令信号Ｓがハ
イレベル（オン動作）になると、ワイヤ送給制御回路Ｑ
Φが起動されワイヤ（３）が母材（６）に向けて送給さ
れる。また、この溶接動作指令信号Ｓのオン動作に同曲
して、第１遅延回路（１５１から第１遅延信号Ｓ１が直
流電源θ■に出力されると共にスイッチＳＷ２がオンさ
れる。これにより、直流電源θ■から所定の値に設定さ
れた直流溶接電圧がインバータ回路０４）に印加される
と共に、極性比率設定器０ωの設定比率に従って出力さ
れるドライブ回路θ力の出力信号によりトランジスタ１
〜口４がスイッチング制御される。すなわち、トランジ
スタＱｌ、　１４をオンし、トランジスタロ２、口３を
オフしてワイヤ（３）・母材（６）間に逆極性の直流溶
接電圧を印加することにより逆極性の溶接が行われる。

また１、トランジスタロ２、Ｑ３をオンし、トランジス
タ０１．０４をオフしてワイヤ（３）・母材（６）間に
正極性の直流溶接電圧を印加することにより１臘性の溶
接が行われ１、二の逆極性と正極性の溶接とが交互に繰
り返されて両極性アーク溶接が行われる。

ここで、溶接動作指令信号Ｓがハイレベルのときは、信
号反転器０９）の出力信号がローレベルとなっているの
で逆極設定器θ印とドライブ回路０７）とを接続するス
イッチＳＷ３はオフしており、さらに、溶着検出装ｒｆ
１．（１）のワンショット回路（９）からは溶着検出指
令信号Ｓ３が後述するタイミングで出力されるので溶着
検出動作を開始するだめのスイッチＳＷｌはオフした状
態にある。

次いで、この両極性アーク溶接の終了に際し、図示しな
い主制御装置から人力されていた溶接動作指令信号Ｓが
第２図（ａ）に示すようにローレベル（オフ動作）にな
ると、ワイヤ送給制御回路ＱＩはワイヤ送給モータ（５
）の駆動をただちに停止し制動動作を行う、これにより
、第２図（ｂ）に示すようにワイヤ送給モータ（５）は
慣性による回転を続けながらその回転数が徐々に低下し
て停止遅れ時間Ｔｄ経過後に完全停止する。

また、溶接動作指令信号Ｓがローレベルになると、それ
までオンしていたスイ・７チ籏２がオフして極性比率設
定器０ωとドライブ回路０７）との接続が遮断され、同
時に、信号反転器０■の出力信号がハイレベルとなって
スイッチＳＷ３がオンして逆極設定器（［０がドライブ
回路０力に接続される。これにより、それまで行われて
いた逆極性と正極性とを交互に繰り返す極性切替え制御
を停止し、以後、第２図（ｆ）に示すように後述する第
１遅延回路いの第１遅延信号Ｓｌがオフ状態となるまで
の期間はトランジスタＱ１．０４をオンし、トランジス
タロ２．０３をオフしてワイヤ（３）・母材（６）間に
逆極性の直流溶接電圧が印加される。

一方、溶接動作指令信号Ｓがローレベルになると、第１
遅延回路０５１は、この時点から計時を開始して、第２
図（Ｃ）に示すようにワイヤ送給モータ（５）が慣性に
よる回転を停止するのに十分な第１遅延時間ＴＩが経過
したのちそれまで出力していた第１遅延信号Ｓ１をオフ
する。なお、この第１遅延時間ＴＩは予め設定されるも
のである。

さらに、溶着検出装置（１）の第２遅延回路（８）は、
第１遅延回路０５１と同様に指令信号Ｓがローレベルに
なった時点から計時を開始して、第２遅延時間Ｔ２が経
過したのち第２図（ｄ）に示すようにそれまで出力して
いた第２遅延信号Ｓ２をオフする。この第２遅延時間Ｔ
２は、予め実験で求めたワイヤ送給モータ（５）の停止
遅れ時間↑ｄより長く、かつ上記の第１遅延時間Ｔｌよ
り短い時間になるように予め設定される。そして、この
溶着検出装置（＋）の第２遅延信号Ｓ２がオフすると、
これに同期して、ワンシツット回路（９）から第２図（
ｅ）に示す所定の時間幅Ｔ３を有する溶着検出指令信号
Ｓ３が出力され、この出力期間中はスイッチＳＷＩがオ
ン状態となる。

これにより、逆極性直流溶接電圧の印加中に、溶着検出
用直流電圧が？＠着検出用直流電源Ｅからインピーダン
ス素子（７）を介してワイヤ（３）・母材（６）間に母
材（６）に対しワイヤ（３）が正極となる極性で印加さ
れる。そして、電圧検出回路００）はワイヤ（３）・母
材（６）間の電圧値を検出してその値を比較器（１２）
に出力する。比較器０２）はこの検出したワイヤ（３）
・母材（６）間の電圧値と溶着電圧設定器（１１）の設
定電圧値とを比較し、溶着判定信号Ｓ４を図示しない主
側ｊｆｆｊ装置に出力する。即ち、第２図（ｅ）に示す
溶着検出指令信号Ｓ３の出力期間中、比較器ｔｍは、電
圧検出回路０（Ｄの出力が溶着電圧設定器０１）の出力
より低いときは溶着ありという溶着判定信号Ｓ４を主制
御装置に出力し、また、電圧検出回路θ０）の出力が溶
着電圧設定器００の出力より高いときは溶着なしという
溶着判定信号Ｓ４を主制御装置に出力する。

以上述べたように、この実施例では、両極性アーク溶接
電源（２）は、溶接の終了に際しワイヤ送給モータ（５
）への送給停止が指令されると、逆極性と正極性とを交
互に繰り返す極性切替え制御を停止し、ワイヤ（３）・
母材（６）間に溶着検出用直流電圧と同じ極性である逆
極性の直流溶接電圧を所定時間印加するように出力制御
される。これにより、逆極性直流溶接電圧の印加中に溶
着検出用直流電圧を印加しても極性の不一致による誤判
定を生じることがないので溶着検出動作の開始を従来よ
り早めることができ、溶接の終了が指令されてから溶着
検出動作終了までに要する時間を短縮することができる
。

なお、上記実施例では、溶接の終了に際しワイヤ送給モ
ータ（５）への送給停止が指令された時点で極性切替え
制御を停止し、以後、逆極性直流溶接電圧を所定時間印
加するように出力制御しているが、次のように、両極性
アーク溶接電源（２）の出力を制御するようにしてもよ
い。

すなわち、第１図に示す両極性アーク溶接電源（２）に
おいては、スイッチＳＷ２と信号反転器いには溶接動作
指令信号Ｓが入力されるように構成されているが、この
溶接動作指令信号Ｓに代えて第２遅延回路（８）の第２
遅延信号Ｓ２をスイ・ノチ謝２と信号反転器側とに入力
する構成とし、この第２遅延信号Ｓ２のオフ動作に同期
して両極性アーク溶接電源（２）における逆極性と正極
性とを交互に繰り返す極性切替え制御を停止し、以後、
第１遅延回路０ωの第１遅延信号Ｓ１がオフ状態となる
までワイヤ（３）母材（６）間に逆極性の直流溶接電圧
を印加するようにしてもよい。また、ワイヤ送給モータ
（５）の停止を検出する手段を設け、これによりワイヤ
送給モータ（５）が停止した時点でそれまで行っていた
極性切替え制御を停止し、以後、第１遅延回路０５）の
第１遅延信号Ｓ１がオフ状態となるまでワイヤ（３）・
母材（６）間に逆極性の直流溶接電圧を印加するように
してもよい。

なお、ワイヤ（３）・母材（６）間に溶着検出用直流電
源Ｅから溶着検出用直流電圧が母材（６）に対しワイヤ
（３）が負極となる極性で印加される構成になっている
ときは、極性切替え制’＋１１を停止したのち正極性の
直流溶接電圧を所定時間印加するように両極性アーク溶
接電源（２）の出力を制御すればよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明による消耗電極式両極性ア
ーク溶接電源における出力制御方法は、両極性アーク溶
接の終了に際し溶接ワイヤを送給するワイヤ送給モータ
への送給停止が指令されてから、この送給停止が指令さ
れたのち所定時間経過後に溶接ワイヤと母材間に溶着検
出用直流電圧が印加されるまでの間に、正極性と逆極性
の直流溶接電圧を交互に繰り返し印加する極性切替え制
御を停止し、以後、溶接ワイヤと母材間に溶着検出用直
流電圧と同じ極性の直流溶接電圧を所定時間印加するよ
うにしたものである。したがって、この発明による出力
制御方法によれば、前記極性切替え制御停止後に出力さ
れる直流溶接電圧の印加中に溶着検出用直流電圧を印加
しても、極性の不一致による溶着検出に係る誤判定を生
じることがないので、溶着検出動作の開始を従来より早
めることができ、これにより、溶接の終了から溶着検出
動作終了までＧご要する時間を従来より短縮することが
できるので、アーク溶接ロボットなど自動溶接装置によ
り多数の溶接箇所を有するワークに溶接を行うにあたり
、その生産性の向上に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による方法を実施する消耗電極式両極
性アーク溶接電源と、溶着検出手段とを備えた自動）立
接装置のブ１コック図、第２図はこの発明による方法の
制御動作を示すタイムチャート、第３図は従来の消耗Ｔ
ｉ極弐両極性アーク溶接電源と、溶着検出手段とを備え
た自動溶接装置における溶着検出動作の手順を示すタイ
ムチャートである。 （１）−溶着検出装置、 （２）−消耗電極式両極性アーク溶接電源、（３）　　
溶接ワイヤ、（５）−ワイヤ送給モータ、（６）・母材
、（８）−第２遅延回路、（９）−−ワンシジソト回路
、０ω　電圧検出回路、０１）−溶着電圧設定器、０２
１−比較器、０り一直流電源、０４）−インバータ回路
、０ω−第１遅延回路、０ω−極性比率設定器、θη−
ドライブ回路、θ団−逆極設定器、１２Ｉ−ワイヤ送給
制御回路、 Ｅ　溶着検出用直流電源。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶接の終了に際し溶接ワイヤを送給するワイヤ送給
   モータへの送給停止が指令されたのち所定時間経過後に
   溶接ワイヤと母材間に溶接電圧と異なる溶着検出用直流
   電圧を印加し、検出した溶接ワイヤ・母材間の電圧値と
   設定値とを比較することによって溶接ワイヤと母材との
   溶着の有無を検出する溶着検出手段を有する溶接装置に
   用いられ、且つ、溶接ワイヤと母材間に正極性の直流溶
   接電圧と逆極性の直流溶接電圧とを交互に繰り返し印加
   する消耗電極式両極性アーク溶接電源における出力制御
   方法において、 溶接の終了に際し上記ワイヤ送給モータへの送給停止が
   指令されてから上記溶着検出用直流電圧が印加されるま
   での間に、上記正極性と逆極性の直流溶接電圧を交互に
   繰り返し印加する極性切替え制御を停止し、以後、溶接
   ワイヤと母材間に上記溶着検出用直流電圧と同じ極性の
   直流溶接電圧を所定時間印加することを特徴とする消耗
   電極式両極性アーク溶接電源における出力制御方法。