JPH01187464A - 電流センサ - 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〕 本発明は、溶接装置などに用いる電流センサに係わり、
特に電流と微分波形を同時に検出することのできる電流
センサに関する。

〔従来の技術〕

第２図は、従来の電流検出器を示すものである。

リング状の強磁性体１に磁路ギャップ２を設け、そこに
ホール素子などの磁電変換素子３を配置し、該リング内
に測定する電流を貫通させて、該リング状の強磁性体１
に電流に比例した磁束を形成し、それをホール素子など
の磁電変換素子３に貫通させて、該素子３に電流瞬時値
に比例した瞬時電圧を出力させる様にしている。

第３図は、従来の電流の微分波形を検出する一手段を示
すものである。リング状の強磁性体１にコイル４を巻き
、該リング内に測定する電流を貫通させて、該リング状
の強磁性体１に電流に比例した磁束を形成し、その磁束
の時間微分に比例した電圧信号をコイル４のＣ−ｄ端子
から出力している。

電流の微分波形は、第２図のセンサで検出した信号を抵
抗とコンデンサを用いて構成した微分回路に入れて得る
こともできるが、その場合には電流波形検出センサの周
波数特性も影響してくるために、得られた微分信号は第
３図のセンサから得られた微分信号より周波数特性的に
より劣るものしか得られないと言う問題がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

一方、ＴＩＧ溶接で、単位時間当りの溶着金属量を増す
ために、添加ワイヤにも通電してジュール加熱するホッ
トワイヤＴＩＧ溶接法が知られている。この方法では、
添加ワイヤを適正加熱状態に維持するための印加電力の
制御が基本的な問題としである。

第４図に従来用いられているホットワイヤＴＩＧ溶接の
基本構成を示す。

ＴＩＧ溶接トー千５の中のタングステン電極６と母材７
に直流溶接用のアーク電源８を接続し、アルゴン・シー
ルドガス中でタングステン電極６を負極としてアーク９
を形成する。溶接用の添加ワイヤ１０はワイヤ送給装？
ｆｌｌからコンジ゛ント１２およびそれと連結されたコ
ンタクトチップ１３を通って、アーク形成部に導かれて
母材７と接触させる。コンタクトチップ１３とワイヤ加
熱電源１４を接続し、直流または交流電流を添加ワイヤ
１０に流してジュール発熱させ、それにより添加ワイヤ
１０の溶融速度を高めている。添加ワイヤ１０はＴＩＧ
）−千５の先端にあるガスシールドノズル１５の外側か
ら挿入されている。

なお、図中の１６は制御器、１７は電流検出センサ、１
８は微分波形検出センサである。

ここで、添加ワイヤ１０での発熱はコンタクトチップ１
３と母材７間のエクスデフ９３フ０部の抵抗と通電電流
で決めるが、このエクステンションｅは溶接中に常時変
化する。また直ぐ側にあるアーク９からの熱、ワイヤ先
端が溶融地に入ってから受ける熱などもワイヤ加熱に寄
与するがそれ等も溶接中に常時変化する。このため、添
加ワイヤを常時適正溶融状態に置くよう、加熱電力を自
動的に制御するのは大変能しい。

ところで、特願昭６１−１２４８６９号にて、ワイヤに
やや高めの電流を通電してワイヤが過熱されて溶断が生
じるようにし、そのような過熱溶断が生じる電流より低
めの電流に再設定して適正過熱電流を保つという制御方
法が提案された。この制御の実行時には、確認のために
周期的に故意に溶断を生じさせることが必要で、この過
熱溶断時にはしばしば多量のスパッタが発生し、溶接作
業を妨げる。この過熱溶断を形成する直前には、ワイヤ
のエクスデフ９３フ０部は高温に加熱されて高抵抗とな
り、このためにワイヤ電流が急激に減少する。

そこで、特願昭６１−１５６２５３号では、ワイヤ電流
の微分波形変化から溶断の形成にいたる過程を検知し、
直ちにワイヤ通電を停止するように制御してワイヤ溶断
時に生じるスパッタを著しく減少させている。

第５図は、ワイヤ加熱電源１４としてトライアックによ
り位相制御した交流波形を全波整流して出力するものを
用いた時の、ワイヤ加熱電流とその微分波形を示したも
のである。ａは過熱溶断が生じた時点であるが、通電途
中にワイヤ電流が急激に減少し、微分波形に定常時と著
しく異なった鋭（高い値を示している。この微分信号の
変化からワイヤ溶断の形成過程にある事がいちはやく検
知できる。

特願昭６１−１５６２５３号による制御には、出来るだ
け速く溶断現象の形成過程を検知する事が肝要で、従っ
て通常の電流測定のほかに高性能の電流微分センサを必
要とし、そのために第２図のセンサを使用していた。

ところがこの第２図のセンサではワイヤ電流波形と微分
波形とを１つのセンサで検出することはできない。

本発明の目的は、ワイヤ電流波形と微分波形とを同時に
測定できる小形で安価なセンサを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、リング状の強磁性体に磁路ギャップを設け
て、その中にホール素子を配置した電流センサのリング
状の強磁性体にコイルを巻いて、電流の微分波形も同時
に検出できるようにすることにより、達成される。

〔作　用〕

電流センサは、リング状の強磁性体内に配置した磁電変
換素子より、リング内に貫通させた電流に比例した瞬時
電圧が出力できる。また、リング状の強磁性体板に巻い
たコイルより、リング内に貫通ずる電流に比例した時間
微分に比例した電圧信号が得られる。それによって、リ
ング状の強磁性体内に磁電変換素子とコイルを巻いた構
造の電流センサでも、同様な出力が得られる。

このように同一の強磁性体板リングによって、電流波形
および微分波形を検出しても互いに他の信号を妨げるこ
とがない。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図に、本発明になる電流センサの構造を示す。本構
成は、リング状の強磁性体１（０，３ｍｍ方向性ケイ素
鋼板を使用した正円形巻コア）に２ｍｍの磁路ギャップ
２を設け、その中に磁電変換素子３であるホール素子を
配置し、溶接電流に比例した直流実効値をａ−ｂ端子間
で出力するようにしている。

また、強磁性体板１には、コイル４を５０ターン巻き、
このコイルの出力端子ｃ−ｄ端子間より電流微分波形を
求められるようにした。

この電流センサ１個を第４図に示した２個の電流波形検
出センサ１７および微分波形検出センサ１８の代りに置
き換えて、従来とまったく同等の機能を得ることができ
た。

本発明の実施例として、電流瞬時値に比例した瞬時電圧
を磁電変換素子であるホール素子を用いた例について述
べたが、このホール素子の代りに他の磁電変換素子たと
えば磁気抵抗素子などを用いても同様な機能のセンサを
得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、一つの磁性体リングを用いて電流およ
びその微分波形を検出するセンサが構成できるので、こ
の二つの機能を持つセンサが従来の電流波形検出センサ
とほぼ同一形状の大きさででき、また全体として安価に
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる電流センサの構成を示す図、第２
図および第３図は従来用いられていた電ある。 １・・・・・・・・・強磁性体、２・・・・・・・・・
磁路ギャップ、３・・・・・・・・・ホール素子、４・
・・・・・・・・コイル。 代　理　人　弁理士　武　顕次部 第１図 第２図 第４図 第５図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. リング状の強磁性体に磁路ギャップを設けてその中に電
   磁変換素子を配置し、該強磁性体リングを貫通する電流
   の波形を検出する電流センサにおいて、該リング状の強
   磁性体に電流の微分波形検出用のコイルを巻いたことを
   特徴とする電流センサ。