JPH0460745B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶接電圧、溶接電流、消耗電極ワイヤ
の送給速度あるいは溶接速度などの溶接条件を作
業者の手許で遠隔調整できるようにしたアーク溶
接機に関するものである。

アーク溶接を行う場合、溶接姿勢の変化や被溶
接物の形状の変化などにより溶接条件を溶接の途
中において変更する必要が生ずることが多い。ま
た大型の被溶接物を取扱う造船所や鉄工所などに
おいては溶接電源の設置場所と実際の作業場所と
は遠く離れていることが多い。このような場合、
条件変更の度毎に溶接電源のところまで出向いて
いつて溶接条件の切替えをするのでは非常に不便
であり非能率的である。そこで溶接に先立つて溶
接電源に予想される複数の溶接条件の組合せをプ
リセツトしておき、必要に応じて作業者の手許で
これらのプリセツトされた条件のうちから適当な
ものを選定して実施できるようにすることが要求
される。

従来このような機能を有する装置としては、作
業者の手許にロータリースイツチを設けておき必
要に応じてこれを切替えることにより、このロー
タリースイツチに接続されている溶接電源側の可
変抵抗器などを選択する方式のもの、あるいは溶
接トーチに設けられている溶接起動指令用のトー
チスイツチを条件切替に兼用し、トーチスイツチ
の閉路時間の長さおよび開閉動作の回数をカウン
トしてこの結果により溶接条件の切替を行う方式
のものなどが提案されている。しかるにこれら従
来方式のうち前者においては作業者の手許で選択
した条件の種類がロータリースイツチの位置で判
読できる利点はあるものの、ロータリースイツチ
から信号を溶接電源へ導くために、多心ケーブル
を用いることが必要となり、ケーブルの本数が増
加し、断線事故の発生する率が増加するのみなら
ず溶接トーチを作業者が直接操作する半自動溶接
においては作業性が著しく阻害されるものであつ
た。また後者のトーチスイツチを押す回数により
行うものは、ケーブルの増加はないものの、溶接
条件を切替えるためのトーチスイツチの操作と溶
接開始のためのトーチスイツチの操作とを区別す
るためにトーチスイツチの閉路時間が一定以上長
く継続して始めて溶接開始と判断するようになつ
ている。そして溶接条件の切替のためのトーチス
イツチの閉路はこの設定時間内に終了し、この開
閉動作を所定の回数くりかえすことになる。した
がつてこのための設定時間は切替作業の確実性を
計るためには少なくとも0.5秒以上が必要である。
このために溶接開始時にトーチスイツチを押して
から実際に溶接が開始されるのは、この設定時間
が経過した後であり、トーチスイツチの操作に対
する溶接機の反応が遅く操作性が極めて悪くな
る。しかもこの間に誤つてトーチスイツチを離す
ことがあれば作業者の意思に反して溶接条件の不
要な切替が行われてしまうことになる。またトー
チスイツチの接点閉路時において接点のチヤタリ
ングが発生すれば、このチヤタリングによる開閉
の回数に応じて条件の切替が行なわれる危険性も
ある。

さらにこのようにして選定された溶接条件が作
業者の手許ではどの条件となつているか全く確認
できない。このために上記の種々の原因による誤
動作発生の可能性ともからみ、作業者はトーチス
イツチの操作に対して極めて神経質とならざるを
得ず、かつ非常な不安感を与えるものである。ま
たこのような慎重な操作にもかかわらず目的とす
る条件が選択されていなかつたことによる不良溶
接の発生を確実に防止することができないという
重大な欠点を有する。

本発明はこのような従来装置の欠点を解消し、
ケーブルが増加せず操作性が良好でかつ選定した
溶接条件を作業者の手許において常時確認できる
ようにした溶接条件遠隔切替機能を設けたアーク
溶接機を提供するものである。

第１図は本発明の実施例を示す構成図であり、
同図において１は溶接トーチあるいは手許操作箱
などに取付けられた溶接開始、電極ワイヤの寸動
送給、シールドガスの試し放流などを行う開閉素
子の開閉動作を単独にあるいは複数項を指令する
ための開閉動作指令スイツチ（以下、スイツチと
いう）、２は作業者の選択に応じてｎ種類の異な
る信号、例えば異なる値の電圧信号を発生する溶
接条件切換信号発生器（以下、信号発生器とい
う）でありその出力はスイツチ１の接点と直列に
接続されており作業者の手許、例えば溶接トーチ
や手許操作箱に直接あるいはこれらの近くに設け
る。３はスイツチ１および信号発生器２からの信
号を溶接機本体、例えば溶接用電源側に導くため
の２心制御ケーブル（以下、ケーブルという）で
あり、通常のトーチスイツチ、電極ワイヤ寸動用
スイツチなどからのケーブルをそのまま使用す
る。４はスイツチ１の閉路を感知して溶接の開
始、電極ワイヤの送給、シールドガスの放流など
の開閉素子の開閉動作をするための起動回路であ
りスイツチ１の閉路に伴う入力信号の変化により
動作する。５は入力信号の種類を判別するための
溶接条件切換信号判別回路（以下、判別回路とい
う）でありスイツチ１の閉路により入力される信
号発生器２からの出力信号がｎ種類のうちのいず
れであるかを判別するものであり、６は判別回路
５によつて判別された信号発生器２の出力信号の
判別結果をうけて、それぞれに対応した溶接条件
を設定する溶接条件設定回路であつて、通常、溶
接電圧、溶接電流、消耗電極の送給速度などを設
定する回路であり、台車により溶接を行う全自動
溶接機においては、これらの他に、溶接速度の設
定も行なうものである。７は溶接条件設定回路６
の出力信号を受けて所定の溶接出力を得る溶接条
件制御部であり、外部信号に応じて出力が制御さ
れる公知の溶接用電源、電極ワイヤ送給速度制御
装置、溶接用台車速度制御装置や、シールドガス
放流制御装置などが使用できる。これらの起動回
路４および判別回路５以降の回路は、作業者の位
置から遠く離れた溶接電源や溶接機制御装置など
には内蔵したり、これらの極く近くに別の制御箱
として設けたりすることができる。

第１図の実施例において、溶接を開始する以前
に作業者は信号発生器２を適当に選択しｎ種類の
信号のうち特定の信号が出力されるようにセツト
する。この信号発生器２の出力はスイツチ１を押
すまでは判別回路５には伝達されないが、スイツ
チ１を押すとケーブル３を経て判別回路５によつ
てｎ種類のうちのいずれであるかを判別し、判別
結果を溶接条件設定回路６に出力する。一方溶接
の開始に際してスイツチ１を押してこれを閉路す
ると、起動回路４の入力端子にも信号発生回路２
の出力が供給される。起動回路４はこの入力信号
の変化を検知して起動信号を溶接条件制御部７に
供給し、溶接条件制御部７は判別回路５によつて
判別された信号に応じた溶接条件設定回路６の出
力信号によつて出力を制御して溶接を行う。

信号発生器２は複数の異なる信号を発生するも
のであればよく種々の具体例が考えられる。第２
図ないし第５図に信号発生器２の具体的な実施例
の接続図を示す。各図はそれぞれロータリースイ
ツチによつて選択されるｎ種類の異なる電圧信号
を出力するように構成されている。第２図ないし
第５図において、Ｓはｎ段のロータリースイツ
チ、ｅ１ないしenはそれぞれ電圧の異なる直流
電源であり例えば０＜ｅ１＜ｅ２……＜enの電
池が用いられる。EaないしEcは直流電源、ｒ０
ないしrnは抵抗器であり、抵抗器ｒ１ないしrnは
それぞれ値の異なるものを使用する。Rbおよび
Rcは抵抗器、ZD１ないしZDnはそれぞれ電圧の
異なる定電圧ダイオードであり、ａ，ｂは出力端
子である。第２図および第３図においてはロータ
リースイツチＳによつて選択された直流電源ｅ１
ないしenまたは定電圧ダイオードZD１ないし
ZDnの電圧VzlないしVznの電圧が出力端子ａ−
ｂ間に現われる。また第４図においては直流電源
Ebの電圧が抵抗器Rbと抵抗器ｒ１ないしrnとに
よつて分圧される。いまロータリースイツチＳを
ｉ番目のところにセツトしたときには vi＝Eb・Rb／Rb＋ri （riはｉ番目の抵抗器riの抵抗値） が出力端子ａ−ｂ間に出力される。第５図におい
ては直流電源Ecと抵抗器Rcとは信号発生器２と
別に設けられており、出力端子ａ−ｂ間には第４
図の例とは逆に vi＝Ec・ri／Rc＋ri の電圧が出力される。したがつて第４図および第
５図において抵抗器ｒ１ないしrnの抵抗値ｒ１な
いしrnをｒ１＞ｒ２＞…rnとなるように段階的に
設定しておけば第４図の例においてはｖ１＜ｖ２
＜…vnの電圧が得られ、第５図の例においては
ｖ１＞ｖ２＞…vnの電圧が得られることになる。

第６図は入力端子ｃ，ｄ間にスイツチ１の閉路
時における入力信号の変化を検知して動作開始を
指令する起動回路４およびスイツチ１の閉路によ
り伝達される信号発生器２からの入力信号の種類
を判別する判別回路５の実施例を示した接続図で
あり、Ｌ０ないしLnは入力電圧のレベルを検出
しそれぞれに設定された範囲内の電圧が入力され
たときに論理出力を生ずるレベル検出回路であ
り、TR０ないしTRnはレベル検出回路Ｌ０ない
しLnの出力により導通するトランジスタであり、
これらのトランジスタはレベル検出回路Ｌ０ない
しLnの出力様式に応じて接続回路が定まる。ま
たCR０ないしCRnはリレーであり、それぞれ直
列トランジスタTR０ないしTRnの導通によつて
励磁される。またEdは直流電源である。第６図
においてレベル検出回路Ｌ０、トランジスタTR
０およびリレーCR０は起動回路４を構成し、レ
ベル検出回路Ｌ１ないしLn、リレーCR１ないし
CRn、トランジスタTR１ないしTRnは判別回路
５を構成する。

第７図は第６図の起動回路および判別回路に用
いるレベル検出回路Ｌ０ないしLnの具体的な実
施例を示す接続図である。同図においてＲ５１な
いしＲ５３は抵抗器、Ｃ５１はコンデンサ、ZD
５１およびZD５２は定電圧ダイオード、Ｄ５１
およびＤ５２はダイオード、OP５１およびOP５
２は演算増幅器、NAND５１はNANDゲートで
ある。Efはレベル設定のために定電圧ダイオー
ドZD５１、ZD５２に電圧を供給する電流電源で
あり、また演算増幅器OP５１およびOP５２を動
作させるための電源回路は図示を省略してある。
第７図のレベル検出回路の動作を第８図の説明図
によつて説明する。第８図において横軸は入力電
圧viの大きさを示し図の右方に行くに従い電圧が
増加するものとする。またｖ１およびｖ２は演算
増幅器OP５１およびOP５２の出力電圧の変化を
示し、その値は両者で略同一となるが図では理解
しやすいように少し差がつけてある。ｖ０は
NANDゲートNAND５１の出力電圧を示す。ま
たvz５１およびvz５２は定電圧ダイオードZD５
１およびZD５２のツエナー電圧であり、vz５１
は検出電圧レベルの下限値を、またvz５２は上
限値を示し、入力電圧Viがvz５１＜vi＜vz５２
となる間に出力が得られるようになつている。第
７図において入力電圧viがvi＜vz５１の間は演算
増幅器OP５１の出力は−vf（vfはダイオードＤ５
１またはＤ５２の順方向電圧降下）となり、vi＞
vz５１となると、演算増幅器OP５１の出力は演
算増幅器OP５１の正の飽和出力にまで上昇する。
また入力電圧viがvi＜vz５２の間は演算増幅器
OP５２の出力は正の飽和電圧となり、vi＞vz５
２となると演算増幅器OP５２の出力は−vfにま
で降下する。したがつてNAND回路NAND５１
の入力電圧ｖ１およびｖ２は第８図のように入力
電圧viの値に応じて変化することになる。この結
果NAND回路NAND５１の出力は第８図の下方
に示すようにレベル検出回路の入力電圧viがvz５
１＜vi＜vz５２の間にあるときのみ０ボルト信号
を出力することになり、この出力をベース回路に
受ける第６図に示したトランジスタTR０ないし
TRnは導通しそれぞれに直列接続されたリレー
が励磁されることになる。ここで定電圧ダイオー
ドZD５１およびZD５２を各レベル検出器に対応
して選定してツエナー電圧vz５１とvz５２とを
信号発生器２の出力電圧の変化の幅の中間となる
ようにすれば信号発生器２からの出力信号の種類
を確実に判別することができる。いま信号発生器
２として第２図ないし第４図に示したような回路
を用いるときには、溶接開始指令用のスイツチ１
を開路するまでは入力電圧viは零であり、スイツ
チ１の閉路と同時にロータリースイツチＳの設定
に応じた電圧にまで上昇する。したがつて起動回
路４に用いるレベル検出回路Ｌ０としては、入力
電圧が零から一定値以上、即ちロータリースイツ
チＳによつて選定される信号発生器２の出力電圧
のうちの最低値以上に上昇したことを検出するも
のであればよく、例えば信号発生器２の出力信号
を3V，6V，9Vの３種類とすればレベル検出回路
Ｌ０の下限をケーブル途中における電圧降下を見
込んで2Vとし上限を10V程度とすればよく、ま
たレベル検出回路Ｌ１の下限を2V、上限を4V、
レベル検出回路Ｌ２の下限を5V、上限を7V、レ
ベル検出回路Ｌ３の下限を8V、上限を10V以上
となるようにそれぞれのレベル設定器に使用する
定電圧ダイオードの電圧を選定してやればよい。
また信号発生器２として第５図に示した実施例を
用いるときには、スイツチ１を閉路する以前は直
流電源Ecの電圧がそのままレベル検出回路の入
力信号として供給され、スイツチ１が閉路される
と入力電圧はこの電圧Ecからそれぞれロータリ
ースイツチＳによつて選定された抵抗器ｒ１ない
しrnのいずれかと抵抗器Rcとによつて分圧され
た値にまで低下する。したがつてこの場合にはレ
ベル検出回路Ｌ０としては少なくとも入力信号が
EcからロータリースイツチＳによつて選定され
る最高電圧近くにまで低下したことを検知するも
のを用いればよく、この場合も他のレベル検出回
路Ｌ１ないしLnの設定は先の場合と同様である。

第９図は保持回路５の出力を受けて溶接条件制
御部７に対する溶接条件を設定するための溶接条
件設定回路６の具体的な実施例を示す接続図であ
り、同図の場合は溶接条件、例えば溶接電圧を設
定する可変抵抗器VR１ないしVRnを判別回路５
の出力リレーの常開接点CR１ａないしCRnaにて
選択し、各可変抵抗器の出力をダイオードＤ１な
いしDnからなりOR回路にて受けて溶接条件制御
部７、例えば溶接用電源の出力電圧設定信号とし
て供給するものである。なお本発明において対象
となる溶接条件としては溶接電源の出力電圧の他
に出力電流、消耗性電極の送給速度および溶接速
度などがあるが、これらの各溶接条件も同時に切
替える必要のある場合には溶接条件設定回路６を
複数組設けてそれぞれに第９図と同様の回路とす
ることが必要である。

上記実施例においては、すべて電圧信号の大小
を判別することにより溶接条件の切替えを行うも
のについて説明したが、本発明はこれに限るもの
ではなく、例えば信号発生器として複数の周波数
の信号を発生する発振器を用い、判別回路には入
力信号の周波数を判別する回路を用いることによ
つても本発明は実施可能である。また各回路は例
に示したような有接点方式のものに代えて半導体
集積回路を応用した無接点方式の回路により構成
することも可能であることはいうまでもない。

以上のように本発明のアーク溶接機において
は、溶接開始やワイヤ送給、ガス放流などの開始
を指令するスイツチの接点に直列にｎ種類の選択
可能な信号を出力する信号発生器を接続し、開閉
動作指令スイツチの閉路によりこの信号発生器の
出力を開閉動作指令スイツチの２心制御ケーブル
にて判別回路に導きいずれの信号に相当するかを
判別して溶接条件を設定するようにしたので、制
御ケーブルを増加する必要がないためケーブルの
断線事故の増加がなくまた操作性を損うことがな
い。そして溶接条件の選定は作業者の手許に設置
した信号発生器の調整位置、例えばロータリース
イツチのノツチ位置により確認できるから常に確
実な溶接条件の設定が可能となり、目視確認がで
きることから作業者に対する精神的負担をなくす
ことができる。さらに条件の選定はロータリース
イツチにより行うことができるので押ボタンスイ
ツチの開閉回数をカウントする従来例のように接
点のチヤタリングによつて思いがけない誤設定が
発生することがない。また動作開始指令と溶接条
件の選定とは全く別系統の制御系により行うので
溶接起動に際して何ら待ち時間が発生することが
なく作業が極めて高能率となるなど多くの利点を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す説明図、第２図
ないし第５図はそれぞれ信号発生器の実施例を示
す接続図、第６図は起動回路および判別回路の例
を示す接続図、第７図は第６図の実施例に適する
レベル検出回路の具体的な実施例を示す接続図、
第８図は第７図のレベル検出回路の動作を説明す
るための線図、第９図は溶接条件設定回路の具体
的な実施例を示す接続図である。 １……開閉動作指令スイツチ、２……溶接条件
切換信号発生器、４……起動回路、５……溶接条
件切換信号判別回路、６……溶接条件設定回路、
７……溶接条件制御部、Ｓ……ｎ段のロータリー
スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶接の開始、電極ワイヤの寸動、シールドガ
   スの放流などを行う開閉素子の開閉動作を単独ま
   たはこれらの複数を一括して指令する開閉動作指
   令スイツチを設けたアーク溶接機において、 前記開閉動作指令スイツチの他にその近傍に配
   置されて溶接条件を切り換えるためのｎ種類（ｎ
   ≧２の整数）の選択可能な信号を切換スイツチに
   よつて切り換えて出力する溶接条件切換信号発生
   器と、 前記開閉動作指令スイツチの接点と、前記溶接
   条件切換信号発生器との直列回路を溶接機本体の
   信号入力端子に接続する２心制御ケーブルと、前
   記２心制御ケーブルの他端に接続されて前記開閉
   動作指令スイツチの閉路時に前記溶接条件切換信
   号発生器の溶接条件切換信号が入力されたことを
   検出して、溶接条件切換信号が前記ｎ種類の信号
   のいずれの信号であるかを判別する溶接条件切換
   信号判別回路と、 前記溶接条件切換信号判別回路の出力信号によ
   つて選択されるｎ組の溶接条件設定回路と、 前記２心制御ケーブルの他端に並列に接続され
   て前記開閉動作指令スイツチが閉路されたことを
   検出して開閉動作信号を出力する起動回路と、前
   記溶接条件設定回路の出力信号に応じた溶接条件
   の出力をする溶接条件制御部とを具備したアーク
   溶接機。