JPH03174975A

JPH03174975A - アーク溶接機およびその制御方法

Info

Publication number: JPH03174975A
Application number: JP1313471A
Authority: JP
Inventors: Tomiaki Hosokawa; 富秋細川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-12-04
Filing date: 1989-12-04
Publication date: 1991-07-30

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、アーク溶接機にかかり、とくにワイヤ送給の
変動や、溶接電流または溶接電圧のリップルを小さく抑
制する、アーク溶接機のフィードバック制御を行う溶接
機およびその制御方法に関する。

（従来の技術）従来、消耗電極式のアーク溶接機における、ワイヤ送給
モータの速度フィードバック制御は、上記モータの電機
子電圧などを、比例、積分などの機能を含むトランジス
タ、あるいはオペアンプなどで構成した比較増幅回路に
印加していた。また、溶接電流、溶接電圧のフィードバ
ック制御は、電流検出回路、電圧検出回路の出力をフィ
ードバック制御する比例、積分などの機能を含む、オペ
アンプなどで構成した比較増幅回路に印加していた。

第２図は、そのような従来の消耗電極式のアーク溶接機
における、制御ブロックを示す図である。

入力の三相２００ｖの交流は整流器１、平滑回路２を経
て直流電圧としてインバータ回路３に印加される。パワ
ートランジスタ等で構成されたインバータｌ！ＩＦ回路
３は溶接トランス４を制御し、その２次電圧出力は整流
器５、平滑リアクトル６を経て？Ｉｆ接電流、溶接電圧
として供給される。

ワイヤリール７からの溶接ワイヤ８は、ワイヤ送給モー
タ９によって駆動されるワイヤ送給ローラ■０により、
溶接トーチ１１を経て母材１２に供給されアークを発生
する。ワイヤ送給モータ９の速度は、速度検出回路１３
により検出され、その検出出力は速度設定回路１４の制
御出力と、比較増幅回路１５によって比較、増幅され、
サイリスタ、あるいはトランジスタ等により構成した調
速回路１６にフィードバックされ、ワイヤ送給モータ９
の速度を一定に制御する。

一方、電流検出回路１７と電流設定回路１８の出力は、
設定電流となるようにフィードバック制御する比較増幅
回路１９に印加され、また、これと同様に、電圧検出回
路２０と電圧設定回路２１の出力は、設定電圧となるよ
うにフィードバック制御する比較増幅回路２２に印加さ
れ、前記の比較増幅回路１９の出力とともに、ＰＷＭ（
Ｐｕｌｓｅ　１ｉｌｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａ−ｔｉｏｎ
　：パルス幅制御）回路等を含む出力制御回路２３に印
加される。また、電流設定回路１８の出力は、前記速度
設定回路１４にも印加されており、ワイヤ送給量を変え
、電流の大きさを変化させている。

出力制御回路２３は全体として応答性が遅い状態の電圧
制御の中で、応答性のよい瞬時ごとの電流制御を行う、
そのスイッチング出力はドライバ回路２４に入力されイ
ンバータ回路３を制御する。

また、短絡検出回路２５の検出出力によって、短絡、ア
ークの状態に応じて、電流設定回路１８．電圧設定回路
２１の設定値を変更し、波形制御したり。

出力制御回路２３を制御したりする。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来の方法はワイヤ送給モータ９の
速度を制御するフィードバックループを高応答にし増幅
度を高めた場合１位相補償、すなわち速度検出回路１３
の出力位相と、フィードバック制御する比較増幅回路１
５の出力位相にずれを生じて、場合によって正帰還がか
かり、ワイヤ送給モータ９に回転むら、ノッキングなど
を生じ、溶接ワイヤ８が座屈あるいは短絡し、アーク再
生が規則的に行われない場合が発生する。

また、ワイヤ送給モータ９の回転精度を高めるために、
比較増幅回路１５の増幅度を上げると、電源電圧の変動
、または溶接ワイヤ８が母材１２に短絡したときに生ず
る負荷変動などがトリガ入力となって、上記同様に回転
むら等をおこし、あるし）はアーク再生不良等が発生す
る場合がある。

さらに、溶接電流、溶接電圧のフィードバック制御につ
いても、応答性を速め制御精度を高めるために増幅度を
上げると、上述同様に位相ずれ、電圧変動などの外乱、
溶接ワイヤ８の短絡移行時の変動をトリガにして、溶接
電流、溶接電圧の出力に極めて大きなリップルを生じ、
そのため溶接チップが融着する場合などがあり、とくに
、パルスアーク溶接機におけるパルス電流ピーク値コン
トロールや、ロボット溶接機として要求される高速、低
スパツタ電源での複雑、精密な波形制御においては、応
答性の速い増幅度の高いものが必要で多くの問題を残し
ている。さらに、溶接ワイヤの送給性については、マイ
クロミグなどの細径ワイヤでの低速送給においても同様
な問題がある。

本発明は、上述従来の問題点を鑑みワイヤ送給モータの
回転むらや、ノッキング等を排除し溶接電流、溶接電圧
の出力リップルを極めて小さく、フィードバック制御し
て安定した動的制御、平均的熱制御のアーク溶接機およ
びその制御方法の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は上記の目的を、ワイヤ送給モータの速度フィー
ドバックループにサンプルホールド回路を設け、かつ、
ワイヤ送給モータの速度が一定になるようにフィードバ
ック制御する比較増幅回路の出力をサンプルホールド回
路に印加し、また、溶接電流の大きさを検出する電流検
出回路、あるいは溶接電圧の大きさを検出する電圧検出
回路の溶接電流、あるいは溶接電圧のフィードバックル
ープにサンプルホールド回路を設け、さらに、溶接電流
が一定になるように、フィードバック制御する比較増幅
回路の出力、あるいは溶接電圧が一定となるようにフィ
ードバック制御する比較増幅回路の出力を、サンプルホ
ールド回路に入力する構成によって達成する。

（作　用）本発明によれば、サンプルホールド回路を用いているの
で、ホールド期間中は速度、および電流、あるいは電圧
の比較増幅回路の入力、あるいは出力が変動しない。し
たがって、位相補償の問題、位相ずれは、ホールド期間
中にその都度、断ち切ることができる。

また、同じくサンプルホールド回路を用いているから、
ホールド期間中は変動を受は付けず、そのため変動をト
リガにしてワイヤ送給モータの回転むら、ノッキングな
ど、あるいは溶接電流、溶接電圧の出力に大きなリップ
ルを生ずることはない。

（実施例）以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の、消耗電極式アーク溶接機
の制御ブロック図であり、王ないし２５は第２図の符号
説明を援用し、その他の符号２６．２７゜２８、２９．
３０および３１はサンプルホールド回路（以下、Ｓ／Ｈ
回路と略し、区別するときは最後に数字を括弧書きする
）である。

まず、Ｓ／Ｈ回路（１）２６には速度検出回路１３の出
力が印加されて、その出力は比較増幅回路■５に印力さ
れる。また、電流検出回路１７の出力はＳ／Ｈ回路（２
）２７に入力され、その出力は比較増幅回路１９に入力
される。また、電圧検出回路２０の出力はＳ／Ｈ回路（
３）２８に印加され、その出力が比較増幅回路２２に入
力される。

ここでＳ　／　Ｉ−（回路（１）２６．　Ｓ／Ｈ回路（
２）２７．　Ｓ／Ｈ回路（３）２８を設ける場合は、比
較的高応答、高精度が要求されるが、高応答、高精度よ
りも平均的熱制御を重要視する場合は、比較増幅回路１
５゜比較増幅回路１９．比較増幅回路２２の応答性を遅
くし、それぞれの出力をＳ／Ｈ回路（４）２９．　Ｓ／
Ｈ回路（５）３０．　Ｓ／Ｈ回路（６）３１に入力して
もよし）。

なおＳ／Ｈ回路２６ないし３１は、１回路のみの使用で
もよく、あるいは１回路以上、または６回路とも使用し
てもよい。さらにＳ／Ｈ回路にはサンプリング周波数を
決めるサンプリング周波数設定回路、およびサンプル期
間を決めるサンプル期間設定回路が内蔵されている。ま
た、図示されてし）ないが、速度設定回路１４．電流設
定回路１８および電ＰＥ　３９定回路２１の各々の出力
の大きさ、あるｂｌは波形制御時むどの勾配により、Ｓ
／Ｈ回路２６なし１し３１のサンプリング周波数、サン
プル期間は変更してもよい。

同様に速度検出回路１３．電流検出回路１７および電圧
検出回路２０の各々の出力の大きさ、あるいは勾配によ
り、サンプリング周波数、サンプル期間を変更して、複
雑、精密な適応制御に対応してもよい。また−例として
サンプリング周波数は、数百Ｉ（ｚないし数ｋ　ｆ（ｚ
　、サンプル期間は数十μｓないし数肥などが選定され
る。

（発明の効果）以上説明して明らかなように本発明は、サンプルホール
ド回路を用いることにより、従来の欠点が解消でき、高
応答、高精度の安定したフィードバック制御の実現が可
能になり、複雑、精密な適応制御が必要な溶接に用いて
大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部構成を示すブロック図
、第２図は従来の消耗電極式アーク溶接機要部の制御ブ
ロック図である。３・・・インバータ回路、　４　・・・溶接トランス、
　７　・・・ワイヤリール、　８　・・・溶接ワイヤ、
　９　・・・　ワイヤ送給モータ、１０・・・ワイヤ送
給ローラ、１１・・・溶接トーチ、１２・・・母材、１
３・・・速度検出回路、１４・・・速度設定回路、１５
．１９．２２・・・比較増幅回路、１６・・・調速回路
、１７・・・電流検出回路、　　１ｇ・・・電流設定回
路、２０・・・電圧検出回路、２１・・・電圧設定回路
、２３・・・出力制御回路、２４・・ドライバ回路、２
５・・・短絡検出回路、２６、２７．２８．２９．３０
．３１・・・サンプルホールド回路（Ｓ／０回路）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）消耗電極式のアーク溶接機において、ワイヤ送給
モータの速度を一定にするための速度検出回路を有する
フィードバックループ、溶接電流を設定するための電流
検出回路を有するフィードバックループ、および溶接電
圧を設定するための電圧検出回路出力を有するフィード
バックループを有し、それぞれのフィードバックループ
の出力はサンプルホールド回路を経て帰還されているこ
とを特徴とするアーク溶接機。
（２）速度を一定にするためのフィードバックループ、
溶接電流を設定するためのフィードバックループ、およ
び溶接電圧を設定するためのフィードバックループの少
なくとも１つを設けたことを特徴とする請求項（１）記
載のアーク溶接機。
（３）消耗電極式のアーク溶接機において、ワイヤ送給
モータの速度を一定にするためのフィードバック回路の
速度検出回路出力、溶接電流を設定するための電流検出
回路出力、および溶接電圧を設定するための電圧検出回
路出力を、それぞれサンプルホールド回路を経て、それ
ぞれに対応する比較増幅回路にそれぞれ入力させると同
時に、上記各比較増幅回路の比較出力を、それぞれに対
応するサンプルホールド回路に印加するフィードバック
ループを構成して制御することを特徴とするアーク溶接
機の制御方法。