JPH084936B2 - 溶接電極ワイヤの送給速度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、消耗性の溶接電極ワイヤを所定の速度で送
給するための制御装置の改良に関するものであり、特に
回転速度に比例する信号として電機子電圧を検出し基準
値と比較して差信号が零となるように電機子に対する供
給電力を制御するものにおいて、電機子における内部抵
抗のための電圧降下を補償する方式の制御装置の改良に
関するものである。

［従来の技術］ 直流分巻電動機を用いて溶接電極ワイヤを定速送給す
るための制御装置においては、送給速度を検出する手段
として電動機の電機子電圧が回転速度に略比例すること
から、電機子電圧を検出し、これと基準値との差により
電機子に対する供給電圧を決定する方式が採用されてい
る。しかし電機子電圧には回転速度に比例する電機子反
作用に基づく電圧の他に電機子に対する配線ケーブルや
電機子の内部抵抗による抵抗降下も含まれており、電動
機の負荷状態や設定速度が変化すると流れる電流が変化
するためにこの抵抗降下が変化し、真の回転速度に比例
した電圧が得られない。したがって負荷の変動が大きく
また設定速度の大幅な調整が要求される溶接電極ワイヤ
の送給速度の制御装置としては、この電機子抵抗等によ
る電圧降下分を補償して真の回転速度に比例した信号を
得ることが必要であり、従来から電機子電流を検出し、
この検出値を電機子電圧から差引いて回転速度比例信号
として用いる装置が提案されている。（例えば特開昭49
−23151号） 第５図はこれらの従来装置の例を示す接続図であり、
１は速度設定器であり調整可能なワイヤ送給速度設定の
ための電圧信号e_rを出力する。２は比較器であり速度設
定信号e_rと後述する速度フィードバック信号e_fとの差を
算出する。３は増幅器であり比較器２の出力を増幅して
ワイヤ送給用電動機の電機子４に供給する。電機子４に
は電機子電流を電圧信号として検出するための半固定抵
抗器５が直列に接続されており、この半固定抵抗器５の
端子電圧が別の増幅器６にて増幅されて電機子電流に比
例した電圧信号e_iとなる。ここで、半固定抵抗器５と増
幅器６とによって電機子電流検出回路が構成されてい
る。この電機子電流検出回路の出力e_iは別の比較器７に
供給されて電機子４の端子電圧e_aとの差が算出されて速
度フィードバック信号e_f＝e_a−e_iが得られる。また８は
電機子４にて駆動されるワイヤ送給用ロールであり、ワ
イヤ９を被溶接物10に向って送給する。なお電動機の界
磁回路は図示を省略してある。

同図の装置において、電機子４の回路の内部抵抗値を
r_a,半固定抵抗器５の抵抗値をr_e,電機子反作用による誘
起電圧をV_a,電機子電流をｉとすると、電機子４の端子
電圧e_aは e_a＝V_a＋ｉ（r_a＋r_e） である。ここで、 半固定抵抗器５の端子電圧e_iは（ｉ・r_e）であるから増
幅器６の増幅率をＡとするとその出力 e_iはe_i＝Ａ・ｉ・r_e となるので、比較器７の出力e_fは e_f＝e_a−e_i ＝e_a−Ａ・ｉ・r_e ＝V_a＋ｉ（r_a＋r_e）−Ａ・ｉ・r_e となる。したがって可変抵抗器５を調整して となるように設定すると、e_f＝V_aとなって真の電機子電
圧がフィードバック信号として得られる。この結果電機
子は正しく設定値に対応した速度で回転することにな
る。

［発明が解決しようとする課題］ ところで上記（１）式を満足する値の抵抗値r_eになる
ように半固定抵抗器５を設定するためには、実際に電動
機を回転させてある特定の速度設定のときに送給負荷を
種々変化させて、その都度ワイヤ送給速度を測定し、す
べての負荷状態において速度が一定となるように半固定
抵抗器５を試行錯誤的に定めることが必要である。この
ために正確な設定状態を得るまでには極めて多くの手数
がかかるものであった。さらにこのように多くの手間を
かけて調整した後において、例えば電機子に対する配線
の長さや太さが変更されると、この配線中の抵抗が電機
子の内部抵抗に加算されるから、折角の上記調整も全く
無意味となり、再度複雑な調整をくりかえすことが必要
であった。

本発明は、上記従来装置の欠点を解消し、調整が容易
であり、かつ溶接現場のような測定器具の乏しい場所に
おいても正確な設定が可能であり、さらにこれらの設定
の自動化も可能にしたものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は調整時にフィードバック制御に代えて電機子
に適当な電圧を供給し、かつ電機子を停止状態として電
機子電圧の検出値と電機子電流に比例した電圧信号とが
等しくなるように電機子電圧検出回路または電機子電流
検出回路のゲインを調整するようにして上記調整を一回
でかつ簡単な電圧形（例えばテスター）程度の測定器の
みで実施することができるようにしたものであり、また
電機子電圧の検出値と電機子電流に比例した電圧との差
の信号の符号によってアップダウンカウンタを駆動し、
そのアップダウンカウンタの出力によって電機子電流検
出回路のゲインを切換えるための複数の抵抗器を切替え
ることによって自動調整を可能としたものである。

［実施例］ 第１図に本発明の実施例を示す。同図において１〜10
は第５図に示した従来装置におけるものと同様の機能を
有するものを示す。11は切替スイッチである電機子４に
供給する電力を調整時（ａ）と実際使用時（ｂ）とに切
替えるものである。12は直流電源であり、直列接続され
た抵抗器13によって電機子４が回転しない程度の小電流
を供給する。同図の装置において、電機子電流を補償す
るための半固定抵抗器５の調整を行うためには切替スイ
ッチ11を（ａ）側にセットする。この状態では電機子４
に対するフィードバック制御は中断され増幅器３の出力
は電機子４には供給されず、直流電源12の出力が電機子
４に供給される。このとき抵抗器13を調整して電機子４
に流れる電流を制限し、電機子４が回転しない程度の小
電流とする。電機子電圧e_aは前述の通り e_a＝V_a＋ｉ（r_a＋r_e） であり、かつ電機子は停止しているから電機子反作用に
よる誘起電圧V_aは零である。したがって e_a＝ｉ（r_a＋r_e） となる。この結果比較器７の出力は e_f＝e_a−Ａ・e_i＝ｉ・r_a＋（１−Ａ）・ｉ・r_e となる。それ故、図のＰ点に電圧計を接続してe_f＝０と
なるように半固定抵抗器５を調整するとそのときの抵抗
値r_eは となっており、前述の（１）式に一致することになる。

このようにして半固定抵抗器５を調整した後に切替ス
イッチ11を（ｂ）側にセットすると電機子４に対するフ
ィードバック制御回路が構成されて電機子４は電機子電
流による電圧降下が正確に補償されて正しく速度設定器
１の設定値に対応した速度で回転することになる。

なお上記説明から判るように半固定抵抗器５の調整時
には電機子反作用による電圧V_aが零であればよいので、
電機子４が回転しないように機械的に拘束しておけば調
整時に直流電源12から供給する電流を大きくしてもよ
い。また電機子電流に対応する電圧信号の調整のための
手段としては第１図のように直列に接続した抵抗器５の
抵抗値r_eを調整する以外に抵抗値は固定とし、この抵抗
器５の端子電圧を増幅する増幅器６の増幅率Ａを調整す
る方法によってもよく、また抵抗器５の抵抗値r_eおよび
増幅器６の増幅率Ａをともに固定して、電機子端子電圧
を増幅器を介して比較器７に供給し、この増幅器の増幅
率を調整するようにしてもよい。

第２図は別の実施例を示す接続図であり、第１図に示
した実施例と異なり切替スイッチ11は比較器２に対する
フィードバック信号を切替えるよにし、第１図の実施例
で用いた直流電源12と抵抗器13とを取り除き、調整時に
は切替スイッチ11によって半固定抵抗器５の端子電圧の
みを比較器２に供給する。同図の実施例において切替ス
イッチを（ａ）側にセットした調整時について説明す
る。速度設定器１を調整して電機子４が回転しない程度
の低い値に設定するかまたは電機子４を機械的に固定し
ておいて適当な小電流を流すように設定するとこの設定
値に対して半固定抵抗器５の端子電圧ｉ・r_e、即ち電機
子電流に比例した電圧が比較器２にフィードバックされ
ることになる。この結果設定器１は電機子電流設定器と
して作用するので電機子４が回転しない程度の電流を流
すこは容易にできる。この電機子４が回転しない電流を
流している間において、半固定抵抗器５の端子電圧ｉ・
r_eまたは増幅器６にも供給される。増幅器６はゲイン調
整器14を有しその増幅率Ａを変えられるものを使用す
る。この増幅器６の出力e_i＝Ａ・ｉ・r_eと電機子４の端
子電圧e_aとは比較器７に入力され差が演算される。前述
のように e_a＝V_a＋ｉ（r_a＋r_e） およびe_i＝Ａ・ｉ・r_e であり、かつ電機子４が停止しているからV_a＝０である
ので e_a＝ｉ（r_a＋r_e） となり比較器７の出力は e_a−e_i＝ｉ・r_a＋（１−Ａ）・ｉ・r_e となる。したがってＰ点に電圧形を接続して指示が零と
なるように増幅器６のゲイン調整器14を調整すれば ｉ・r_a＋（１−Ａ）・ｉ・r_e＝０ となっており、切替スイッチ11を（ｂ）側にセットした
ときにはフィードバック信号e_fは e_f＝e_a−Ａ・ｉ・r_e ＝V_a＋ｉ（r_a＋r_e）−Ａ・ｉ・r_e ＝V_a となって正しく電機子反作用にのみ基因する電圧が得ら
れることになる。

上記２つの実施例は調整を手段により行うものである
が、スイッチ11を（ａ）側にした調整時に上記各実施例
のＰ点の電圧の極性により増幅器６のゲインを自動的に
増減させるようにすればこれらの調整を自動化すること
ができる。第３図は第１図の実施例における調整を自動
化したものであり、同図において１〜13は第１図と同機
能のものを示す。また15は入力電圧の正，負，零を判別
する極性判別器、16および17は切替スイッチ11と連動す
る切替スイッチ、18はパルス発振器、19はアップダウン
カウンタであり、CON端子入力の極性に応じてCL端子へ
のパルス発振器18のパルスに同期してアップカウントあ
るいはダウンカウントするｎ桁のカウンタであり、出力
信号によってアナロゲスイッチS1ないしSnをそれぞれ開
閉制御するように接続されている。R1ないしRnは増幅器
６のゲイン調整端子にアナログスイッチS1ないしSnを介
して接続された抵抗器である。同図の実施例において切
替スイッチ11,16,17をすべて（ａ）側にセットすると電
機子４には第１図の実施例と同様に直流電源12から抵抗
器13によって電機子４が回転しない程度の小さな電流あ
るいは電機子４を機械的に固定しておいて適当な電流が
供給される。この電流は半固定器５によって電圧信号に
変換されて検出されて増幅器６を介して増幅されて電圧
信号e_iとなり比較器７にて電機子端子電圧と比較され
る。この比較器７の出力は判別回路15にて正，負が判別
されてアップダウンカウンタ19をアップカウントまたは
ダウンカウントに設定する。一方アップダウンカウンタ
19にはパルス発振器18からのパルスが切替スイッチ17を
介して供給されているのでアップダウンカウンタ19はこ
のパルス発振器18のパルス毎にアップカウントまたはダ
ウンカウントし、アナログスイッチS1ないしSnはこのカ
ウント出力に応じて開閉し、増幅器６に対するゲイン調
整抵抗器R1ないしRnを切り替える。この結果増幅器６の
増幅率が次第に変化し比較器７の入力e_iが変化すること
になる。増幅器６の増幅率が変化した結果、比較器７の
出力が零になると判別回路15は零出力となり、アップダ
ウンカウンタ19はカウントを停止し調整は完了する。こ
の調整に要する時間はパルス発振器18の発振周波数によ
って定まる。しかしアップダウンカウンタ19の計数速度
および増幅器６の応答速度は極めて速いので、パルス発
振器18の発振周波数は数百ヘルツ以上に設定が可能であ
る。したがってこの調整に要する時間は極く短時間で完
了することになる。それ故、電源投入時に短時間切替ス
イッチ11,16,17を（ａ）側に保った後に（ｂ）側に切替
わるように切替スイッチ11,16,17を電源投入時に動作す
るタイマの接点とすれば、完全に自動調整が行なわれる
ことになる。

第４図は第３図のアップダウンカウンタを用いる方式
を第２図の実施例に適用したものであり、完全自動化の
ために調整時に供給する基準信号（電機子４が回転しな
い程度の小さな電流を供給するための信号）の供給源と
して設定器１′を設けて切替スイッチ11,16,17と連動す
るスイッチ20にて切替えるようにしたものであり、具体
的な動作は第２図および第３図から容易に理解できるの
で詳細は省略する。

［発明の効果］ 以上のように本発明は、電機子を停止状態としてその
ときのフィードバック信号を零とするように調整するの
で、一回の調整であらゆる負荷状態や速度設定に対して
正確な速度制御が得らるために、調整作業が極めて簡単
となる。また調整の自動化も可能であるので、機器の設
置現場においても随時調整を行うことができる。このこ
とは制御装置から電動機に至るケーブルの長さの変更が
自由に行い得ることを意味する。特に電源投入時あるい
はリセットボタンなどにより極く短時間のタイマにより
自動調整するように構成した特許請求の範囲第２項（図
３および図４）の発明においては、調整動作は表面上ほ
とんどかくれた存在となるので作業者はこれらの調整に
関して全く知識がなくても自由にケーブルの変更を行う
ことが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の実施例を示す接続図，第
５図は従来装置の例を示す接続図である。 １……速度設定器、2,7……比較器、3,6……増幅器 ４……電機子、５……半固定抵抗器,9……電極ワイヤ 11,16,17,20……切替スイッチ 12……直流電源、15……判別回路 18……パルス発振器、19……アップダウンカウンタ 14,R1ないしRn……ゲイン調整用抵抗器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送給速度設定器の出力電圧e_rに対して電機
   子電圧検出回路の出力電圧e_aと電機子電流検出回路の出
   力電圧e_iとの差（e_a−e_i）をフィードバックして差信号
   ｛e_r−（e_a−e_i）｝により電機子に対する供給電圧を決
   定して定速度制御を行う溶接電極ワイヤの送給速度制御
   装置において、前記フィードバック制御に代えて電機子
   の端子に任意の電圧を供給する切替回路と、前記切替回
   路によって前記電機子がフィードバック制御されていな
   い期間に前記電機子が停止状態において前記各検出回路
   の出力の差（e_a−e_i）が零になる値に前記電機子電圧検
   出回路の出力電圧e_aに対する前記電機子電流検出回路の
   出力電圧e_iの比率を調整する調整回路とを具備した溶接
   電極ワイヤの送給速度制御装置。
2. 【請求項２】前記調整回路は、アップダウンカウンタ
   と、前記アップダウンカウンタの出力により前記電機子
   電流検出回路のゲインを切替えるゲイン調整回路と、前
   記アップダウンカウンタを前記切替回路によってフィー
   ドバック制御が中断されている間に前記各検出回路の出
   力電圧の差（e_a−e_i）の符号に応じてアップあるいはダ
   ウンカウント方向に駆動する駆動回路とを具備した特許
   請求の範囲第１項に記載の溶接電極ワイヤの送給速度制
   御装置。