JPH10272569A

JPH10272569A - 溶接ワイヤ送給装置

Info

Publication number: JPH10272569A
Application number: JP27650097A
Authority: JP
Inventors: Motoji Hotta; 元司堀田; Harumichi Hino; 治道樋野; Takuma Morishita; 琢磨森下; Yoshimitsu Fushimi; 義光伏見
Original assignee: MIZUHO SANGYO KK; Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: MIZUHO SANGYO KK; Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1997-02-03
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 1998-10-13
Anticipated expiration: 2017-09-24
Also published as: JP3885313B2

Abstract

(57)【要約】【課題】溶接ワイヤの挫屈やスリップ現象の発生を防
止して、溶接ワイヤを安定して供給することを可能とす
る溶接ワイヤ送給装置を提供すること。【解決手段】溶接ワイヤ送給モータを、トーチ側に設
けられ定速制御されるプル側モータと、溶接ワイヤ供給
スプール側に設けられ定トルク制御されるプッシュ側モ
ータとから構成した溶接ワイヤ送給装置において、プル
側駆動モータは溶接電源によって設定される溶接電流に
基づいて送給速度を決定する速度決定回路により回転数
が制御され、プッシュ側駆動モータは回転トルクが所定
値Ａになるようにトルク決定回路により回転トルクが制
御され、トルク決定回路により回転トルクＡを決定する
際に、溶接ワイヤのスプールからの巻きほぐしに必要な
トルクの変動を回転トルク値決定の要素として加えるも
の。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、自動、又は、半自
動のＭＩＧ、又はＴＩＧ溶接機の溶接ワイヤ送給装置に
係り、特に、溶接ワイヤの供給側と溶接トーチ側とに夫
々駆動モータを配置し、供給側の駆動モータによって溶
接ワイヤを押し込み、且つ、溶接トーチ側の駆動モータ
によって溶接ワイヤを引きながら、溶接ワイヤを供給す
るように構成した、いわゆる「プッシュ・プル型溶接ワ
イヤ送給装置」の制御機構に特徴を持つものに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に知られているプッシュ・プル型溶
接機は、概略、次のような構成になっている。まず、溶
接電源があり、この溶接電源には入力側ケーブルが接続
されていて、この入力側ケーブルには差込プラグが取り
付けられている。この入力側ケーブルを介して３相２０
０Ｖの電源を得るようになっている。又、溶接電源に
は、シールドガスボンベがガス配管を介して接続されて
いて、シールドガスを供給する構成になっている。又、
溶接電源からは接地ケーブルが延長されていて、その先
端はグランドに接地されている。

【０００３】一方、溶接電源とは別に、溶接ワイヤ供給
装置が設けられていて、この溶接ワイヤ供給装置には溶
接トーチが接続されている。溶接ワイヤ供給装置とトー
チにはそれぞれ溶接ワイヤ送給モータが設けられ溶接ワ
イヤ送給装置を構成している。溶接ワイヤー供給装置に
よって、溶接トーチに溶接ワイヤを供給する。また、溶
接ワイヤ供給装置と溶接トーチとの間には、コンジット
ケーブルが配設されていて、溶接ワイヤはこのコンジッ
トケーブル内を通って供給される。上記溶接ワイヤ供給
装置と溶接電源との間には、電源供給用のパワーケーブ
ル、シールドガスを供給するガスホース、各種制御を行
うための制御ケーブルが夫々別個に配設されていて、い
わゆる三線式延長ケーブル構造になっている。尚、これ
らパワーケーブル、ガスホース、制御ケーブルは、結束
バンド等によって所々束ねられることになる。

【０００４】上記構成において、溶接作業を行う場合に
は、溶接ワイヤ供給装置と溶接トーチとを携帯して任意
の溶接箇所まで移動し、そこで、溶接トーチを使用しな
がら所望の溶接作業を行うことになる。そして、上記溶
接ワイヤ供給装置内には、前記溶接ワイヤ送給モータで
あるプッシュ側駆動モータが配置されており、一方、溶
接トーチ側には前記溶接ワイヤ送給モータであるプル側
駆動モータが配置されている。上記プッシュ側駆動モー
タによって溶接ワイヤを押し込み、且つ、プル側駆動モ
ータによって溶接ワイヤを引っ張り、その両方の作用に
よって、溶接ワイヤを送給していくものである。又、従
来、溶接時に溶接ワイヤがなくなると、アークが上昇し
ていき、給電チップを溶融するいわゆる「バーンバック
現象」を生じ、不都合が生じるため、スプールに巻かれ
ている溶接ワイヤの残量を目視により判定し、溶接開始
時に残量が少ない場合は、溶接ワイヤの残量の多いスプ
ールに交換し溶接作業を開始していたが、早めに交換す
ると無駄が多く、目視を誤ると上記のような不都合を生
じる結果となり、溶接不良を発生していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成による
と次のような問題があった。すなわち、溶接ワイヤ供給
装置に配置されたプッシュ側駆動モータと、溶接トーチ
に配置されたプル側駆動モータは、所定の制御方法によ
って制御されることになるが、その制御が決して良好に
行われているわけではなく、両駆動モータの速度に大き
な違いが発生してしまうことがある。その為、例えば、
プッシュ側駆動モータによる押込速度がプル側駆動モー
タによる引張速度より極端に大きくなってしまった場合
には、溶接ワイヤに弛みが発生してしまい、それによる
挫屈によって、溶接ワイヤーの供給を停止してしまうこ
とがあり、これによりバーンバック現象を生じてしまう
ことがあった。又、逆に、プッシュ側の駆動モータによ
る押込速度がプル側の駆動モータによる引張速度より極
端に小さくなってしまった場合には、溶接ワイヤがスリ
ップしたり切れてしまうことになり、それによって、溶
接に支障を来してしまうことがあった。尚、プッシュ・
プル型溶接ワイヤ送給装置の制御装置としては、例え
ば、実公昭６３−４７４２５号公報に示すようなものが
ある。これは、溶接トーチ側に配設したプル側駆動モー
タを、速度設定信号により定速度に制御するモータと
し、プッシュ側駆動モータは、溶接ワイヤの直径、送給
経路の長さに応じ、予め設定したトルク値で定トルクに
制御されるモータとするものであった。又、これ以外に
も、プル側駆動モータを定速度制御とし、プッシュ側駆
動モータは、プル側駆動モータより検出されたトルクと
プッシュ側駆動モータで検出されるトルクとの差が一定
となるように制御するものも知られていた。しかしなが
ら、これらの場合、溶接ワイヤスプールの溶接ワイヤの
巻き残量の変化によるスプールの半径の変化による必要
トルクの変動は、プル側駆動モータで受けることにな
り、プル側駆動モータが大きなものとなり、溶接トーチ
が大きく重量も大きいものとなった。

【０００６】本発明はこのような点に基づいてなされた
もので、その目的とするところは、溶接ワイヤの挫屈や
スリップ現象の発生を防止して、溶接ワイヤを安定して
供給することを可能とし、且つ、溶接ワイヤスプールの
溶接ワイヤの巻き残量の変化によるスプールの半径の変
化及び重量の変化による必要トルクの変動に起因したプ
ル側駆動モータの大型化を防止することが可能な溶接ワ
イヤ送給装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本願発明の請求項１による溶接ワイヤ送給装置は、溶接
ワイヤ送給モータを、トーチ側に設けられ定速制御され
るプル側駆動モータと、溶接ワイヤ供給スプール側に設
けられ定トルク制御されるプッシュ側駆動モータと、か
ら構成した溶接ワイヤ送給装置において、上記プル側駆
動モータは溶接電流等の溶接条件に基づいてワイヤ送給
速度を決定する速度決定回路により単位時間あたりの回
転数（以下本明細書において、プル側駆動モータの単位
時間あたりの回転数を単に回転数と記載する）が制御さ
れ、上記プッシュ側駆動モータは回転トルクＡが所定値
になるようにトルク決定回路により回転トルクが制御さ
れ、上記トルク決定回路により回転トルクＡを決定する
際に、溶接ワイヤのスプールからの巻きほぐしに必要な
トルクの変動を要素として加えることを特徴とするもの
である。又、請求項２による溶接ワイヤ送給装置は、溶
接ワイヤ送給モータを、トーチ側に設けられ定速制御さ
れるプル側駆動モータと、溶接ワイヤ供給スプール側に
設けられ定トルク制御されるプッシュ側駆動モータと、
から構成した溶接ワイヤ送給装置において、上記プル側
駆動モータは溶接電流等の溶接条件に基づいてワイヤ送
給速度を決定する速度決定回路により回転数が制御さ
れ、上記プッシュ側駆動モータは回転トルクＡが所定値
になるようにトルク決定回路により回転トルクが制御さ
れ、上記トルク決定回路により回転トルクＡを決定する
際に、回転トルクＡを溶接ワイヤのスプールからの巻き
ほぐしに必要なトルクの変動分変化させることにより、
プル側駆動モータに負荷される回転トルクの変動はプッ
シュ側モータ以降の溶接ワイヤ通路で発生する必要トル
ク値の変動の範囲とすることを特徴とするものである。
又、請求項３による溶接ワイヤ送給装置は、請求項１又
は請求項２記載の溶接ワイヤ送給装置において、プッシ
ュ側駆動モータのトルク決定回路による回転トルクＡの
決定は、溶接ワイヤの直径、材質、溶接ワイヤ送給経路
の長さ等の送給条件に応じた負荷により予め設定された
プッシュ側駆動モータに必要なトルク値Ｂに、溶接ワイ
ヤのスプールからの巻きほぐしに必要なトルク値Ｃを加
えてプッシュ側駆動モータの回転トルクＡを決定するこ
とを特徴とするものである。又、請求項４による溶接ワ
イヤ送給装置は、請求項１又は請求項２記載の溶接ワイ
ヤ送給装置において、プッシュ側駆動モータのトルク決
定回路による回転トルクＡの決定は、プル側駆動モータ
より検出されたプル側駆動モータのトルク値Ｄに一定ト
ルク値Ｅを加えた値に、溶接ワイヤのスプールからの巻
きほぐしに必要なトルク値Ｃを加えた値を回転トルクＡ
とすることを特徴とするものである。又、請求項５によ
る溶接ワイヤ送給装置は、請求項３又は請求項４記載の
溶接ワイヤ送給装置において、溶接ワイヤスプールの巻
きほぐしに必要なトルク値Ｃは、溶接ワイヤスプールに
設けた回転計により計測されるワイヤスプールの単位時
間あたりの回転数（以下前述のプル側駆動モータの単位
時間あたりの回転数と同様に溶接ワイヤスプールの単位
時間あたりの回転数を単に回転数と記載する）と、適宜
位置に設けた溶接ワイヤ送給速度検出器又は溶接ワイヤ
送給モータの回転数検出器により計測された溶接ワイヤ
供給速度とにより算出することを特徴とするものであ
る。又、請求項６による溶接ワイヤ送給装置は、溶接ワ
イヤスプールに設けた回転計により溶接ワイヤスプール
の回転が停止したことを検出し、溶接ワイヤスプールの
回転が停止した際に、溶接電流を止めると共に溶接ワイ
ヤ送給モータを停止するようにしたことを特徴とするも
のである。この場合溶接ワイヤ送給モータがプル側駆動
モータと、プッシュ側駆動モータとから構成される場合
はその双方を停止するものである。又、請求項７による
溶接ワイヤ送給装置は、溶接ワイヤスプールに設けた回
転計により計測されるワイヤスプールの回転数と、適宜
位置に設けたワイヤ送給速度検出器又は溶接ワイヤ送給
モータの回転数検出器により計測された溶接ワイヤ供給
速度とにより、溶接ワイヤの巻き終わりが近いことを検
出し、溶接ワイヤの巻き終わりが近いことを溶接作業者
に知らせる信号を出すようにしたことを特徴とするもの
である。又、請求項８による溶接ワイヤ送給装置は、請
求項５記載の溶接ワイヤ送給装置において、溶接ワイヤ
スプールに設けた回転計により溶接ワイヤスプールの回
転が停止したことを検出し、溶接ワイヤスプールの回転
が停止した際に、溶接電流を止めると共に溶接ワイヤ送
給モータを停止するようにしたことを特徴とするもので
ある。又、請求項９による溶接ワイヤ送給装置は、請求
項５記載の溶接ワイヤ送給装置において、溶接ワイヤス
プールに設けた回転計により計測されるワイヤスプール
の回転数と、適宜位置に設けた溶接ワイヤ送給速度検出
器又は溶接ワイヤ送給モータの回転数検出器により計測
された溶接ワイヤ供給速度とにより、溶接ワイヤの巻き
終わりが近いことを検出し、溶接ワイヤの巻き終わりが
近いことを溶接作業者に知らせる信号を出すようにした
ことを特徴とするものである。

【０００８】すなわち、本発明による溶接ワイヤ送給装
置は、基本的に、溶接ワイヤの送給速度をプル側駆動モ
ータの回転数により制御する点、すなわち溶接電源によ
って設定される溶接電流等の溶接条件に基づいて速度決
定回路により、プル側駆動モータの回転数を決定するよ
うに制御する。且つ、プッシュ側駆動モータの回転トル
クＡを、トルク決定回路により、所定値になるように制
御するものであり、その際、トルク決定回路により回転
トルクＡを決定するときに、溶接ワイヤのスプールから
の巻きほぐしに必要なトルクの変動を考慮するものであ
る。それによって、溶接ワイヤスプールの溶接ワイヤの
巻き残量の変化によるスプールの半径の変化による必要
トルクの変動に起因したプル側駆動モータの大型化を防
止し、プル側駆動モータの小型・軽量化を図ることが可
能となる。又、スプールに巻かれた溶接ワイヤの巻き終
わり、又は、巻き終わりが近いことを、溶接ワイヤスプ
ールに設けた回転計等により検出し、溶接装置の停止処
理等を行うものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図１及び図２を参照して、
本発明の第１の実施の形態を説明する。まず、図１を参
照して、本実施の形態によるプッシュ・プル型溶接装置
の全体の構成を説明する。まず、溶接電源１があり、こ
の溶接電源１には入力側ケーブル３が接続されていて、
この入力側ケーブル３には差込プラグ５が取り付けられ
ている。この入力側ケーブル３を介して３相２００Ｖの
電源を得るようになっている。又、溶接電源１には、シ
ールドガスボンベ７がガス配管９を介して接続されてい
て、シールドガスを供給する構成になっている。又、溶
接電源１からは接地ケーブル１１が延長されていて、そ
の先端はグランドに接地されている。

【００１０】一方、溶接電源１とは別に、溶接ワイヤ供
給装置１３が設けられていて、この溶接ワイヤ供給装置
１３には溶接トーチ１６が接続されている。この溶接ワ
イヤー供給装置１３によって、溶接トーチ１６に溶接ワ
イヤ１８を供給する。但し、溶接ワイヤ供給装置１３と
溶接トーチ１６との間には、コンジットケーブル２０が
配設されていて、溶接ワイヤ１８はこのコンジットケー
ブル２０内を通って供給される。上記溶接ワイヤ供給装
置１３と溶接電源１との間、及び、溶接ワイヤ供給装置
１３と溶接トーチ１６間には、電源供給用のパワーケー
ブル１５、シールドガスを供給するガスホース１７、各
種制御を行うための制御ケーブル１９が夫々別個に配設
されていて、いわゆる三線式延長ケーブル構造になって
いる。尚、これらパワーケーブル１５、ガスホース１
７、制御ケーブル１９は、図示しない結束バンド等によ
って所々束ねられることになる。

【００１１】上記構成において、溶接作業を行う場合に
は、溶接ワイヤ供給装置１３と溶接トーチ１６とを携帯
して任意の溶接箇所まで移動し、そこで、溶接トーチ１
６を使用しながら所望の溶接作業を行うことになる。

【００１２】又、本実施の形態における溶接装置の場合
には、溶接トーチ１６に溶接ワイヤ矯正装置２１が組み
込まれている。この溶接ワイヤ矯正装置２１によって溶
接ワイヤ１８の曲がり等を矯正するようにしている。
尚、図中符号１１１は、溶接ワイヤ１８が巻き取られて
いるスプールであり、このスプール１１１には、溶接ワ
イヤ１８にテンションを加え、溶接ワイヤ１８の弛みを
防ぎ、溶接停止時の慣性によるスプール１１１の回転を
防ぐための一定の摩擦力が加えられている。尚、本特許
出願人においては、溶接トーチ内に溶接ワイヤ矯正装置
を組み込んだ構成を、新たな溶接トーチとして、別途、
特許出願している。

【００１３】溶接ワイヤ送給装置を構成する溶接ワイヤ
送給モータはプッシュ側駆動モータ２３とプル側駆動モ
ータ２５とよりなるが以下にこれらを含む部分について
詳細に説明する。上記溶接ワイヤ供給装置１３には、図
２に示すように、溶接ワイヤ１８を溶接トーチ１６側に
供給するために駆動力を与えるプッシュ側駆動モータ２
３が設けられており、又、溶接トーチ１６には、プル側
駆動モータ２５が設けられている。このプル側駆動モー
タ２５は、溶接トーチ１６内に設けられている溶接ワイ
ヤを実際に送る送りロールの駆動源として機能するとと
もに、溶接ワイヤ矯正装置２１の駆動源としても機能す
るようになっている。尚、上記溶接トーチ１６に組み込
まれた溶接ワイヤ矯正装置２１とは別に、溶接ワイヤ供
給装置１３の出口側にも、別の溶接ワイヤ矯正装置２７
が設けられている。

【００１４】図２に示すように、プル側駆動モータ２５
は、定速回転制御される。その制御方法は、溶接電源１
にて溶接電流、溶接ワイヤ１８の径等の溶接条件が設定
され、この溶接条件により、溶接ワイヤ１８の送給速度
が決定される。この速度決定回路は送給速度設定回路３
１、比較演算回路４５、速度制御回路３３と駆動回路３
９とよりなる。すなわち、前記溶接条件は、送給速度設
定回路３１に入力され、送給速度が設定される、この信
号とプル側駆動モータ２５よりフィードバックされたフ
ィードバック信号２６と比較演算回路４５で比較演算さ
れ、速度制御回路３３に入力される。そして、適性な制
御値が駆動回路３９に入力され、この駆動回路３９より
プル側駆動モータ２５に駆動電力が供給されて、定速回
転制御される。

【００１５】溶接ワイヤ１８の送給速度は、図示しない
適宜検出器により直接検出するか、プル側駆動モータ２
５の回転数を適宜検出器にて測定する。この測定値は比
較演算回路４５に入力され（これが既に説明したフィー
ドバック信号２６である）、予定した送給速度と比較の
上適性な値が速度制御回路３３に入力され、それによっ
て、プル側駆動モータ２５が定速制御される。上記測定
値は、比較演算回路４５にフィードバックされるほか、
送給速度表示装置４７に送られて送給速度が表示され
る。尚、溶接条件による適性な溶接ワイヤ送給速度算出
方法は、従来の溶接機と同様の為その説明は省略する。
又、フィードバックされた値を比較演算回路４５、速度
制御回路３３にて適性値に自動制御する制御方法につい
ても通常の自動制御方法を用いるものとする。

【００１６】プッシュ側駆動モータ２３は、定トルク制
御される。このトルク決定回路は固定トルク設定回路６
０、トルク加算回路６１、比較演算回路５１、トルク検
出回路５５、駆動トルク設定回路及び駆動回路５３とよ
りなり設定値Ａによりプッシュ側駆動モータ２３を定ト
ルク制御する。このプッシュ側駆動モータ２３に加える
トルクの設定値Ａは、溶接ワイヤ１８の材質、径、供給
路（コンジットケーブル２０の長さ）、プル側駆動モー
タ２５の性能等の送給条件により定めたプッシュ側駆動
モータ２３に必要なトルク値Ｂ｛具体的には物理特性
（ワイヤ材質、直径、コンジットケーブル２０の長さ、
溶接ワイヤ１８とコンジットケーブル２０との摩擦係数
等の送給条件）に応じて決定されるトルク値であり、溶
接時に変動しない溶接開始時に決定される一定値であ
る｝にスプール１１１から溶接ワイヤ１８を引き出すの
に必要なトルク値Ｃを加えた値であり、この設定された
トルク値Ａによって定トルク制御される。トルク値Ｂは
固定トルク設定回路６０にて設定されている。

【００１７】この場合、スプール１１１には、回転計と
してタコジェネレータ１１３があり、その出力は必要ト
ルク演算回路１１２に信号１１５として出力される。
又、この出力信号１１５よりスプールの回転数が容易に
算出される。又、溶接ワイヤ１８の送給速度を図示しな
い適宜検出器により直接検出するか、プル側駆動モータ
２５又はプッシュ側駆動モータ２３の単位時間あたりの
回転数を適宜検出器にて測定する。この検出された溶接
ワイヤ送給速度１１４は、必要トルク演算回路１１２に
出力される。図の例はプッシュ側駆動モータ２３に設け
た回転計よりの値を用いたが、プル側駆動モータ２５よ
りフィードバックされる値を利用してもよい。

【００１８】信号１１５と信号１１４の値に基づいて、
スプール１１１より溶接ワイヤ１８を繰り出す際に必要
なトルク値Ｃが必要トルク演算回路１１２にて算出され
る。このトルク値Ｃはスプール１１１の慣性による回転
を防ぐ為に、スプール回転軸にスプリング圧を加える等
の手段により発生する摩擦力、溶接ワイヤ１８の重量、
スプール１１１に巻かれている溶接ワイヤの巻き径（こ
れはスプール１１１の回転数、溶接ワイヤ１８の送給速
度とにより算出できる）、プッシュ側駆動モータ２３の
送給ローラの径により求まる。このトルク値Ｃは、固定
トルク設定回路６０により設定されている前記トルク値
Ｂと共にトルク加算回路６１に入力される。前記トルク
値Ｂにトルク値Ｃが加えられて、加算トルク（Ｂ＋Ｃ）
の出力が比較演算回路５１を経て駆動トルク設定回路５
９に出力され、駆動トルク設定回路５９より必要トルク
を指示する出力が駆動回路５３に出力され、駆動回路５
３より所定電力がプッシュ側駆動モータ２３に与えられ
る。

【００１９】駆動回路５３、又は、プッシュ側駆動モー
タ２３より、プッシュ側駆動モータ２３でのトルク値が
電流値としてトルク検出回路５５にフィードバック信号
１１６としてフィードバックされ、トルク検出回路５５
で算出された実効トルク値は比較演算回路５１に入力さ
れ、回転トルクＡである加算トルク値（Ｂ＋Ｃ）と比較
され、補正値が駆動トルク設定回路５９を経て、駆動回
路５３に入力され、所定の回転トルクＡを得るように自
動制御される。これにより、設定トルク値Ｂが適性であ
れば、コンジットケーブル２０内と溶接トーチ１６内で
の送給摩擦の変動によるトルク値の変動以上はプル側駆
動モータ２５に必要とするトルクの変動を生じないの
で、プル側駆動モータ２５に余裕を持たせる必要がな
く、小型のモータを利用で溶接トーチ１６を小型軽量化
できる。尚、前記スプール１１１から溶接ワイヤ１８を
引き出すのに必要なトルク値Ｃの算出方法の具体例につ
いては後述する。

【００２０】又、図２中符号１５０は停止回路で、タコ
ジェネレータ１１３からの信号で、溶接ワイヤ１８が無
くなりスプール１１１の回転が停止したことを関知した
際は、溶接電流、及び溶接ワイヤ送給モータすなわちプ
ッシュ側駆動モータ２３とプル側駆動モータ２５を停止
させ、バーンバック現象の発生やトーチの損傷を防止す
ることができ、作業効率を高め、溶接作業に対する安全
性を向上させることができる。さらに、符号１５１は回
転数演算回路で、前記出力１１５と前記溶接ワイヤ送給
速度１１４が入力され、単位溶接ワイヤ長さに対するス
プール１１１の回転数を演算し、この値が一定値以上と
なった場合、すなわち、スプール１１１における溶接ワ
イヤ巻残量が少なくなった際に、予告表示１５２に表示
させ作業者に溶接ワイヤ１８の残量が少ないことを予告
する。

【００２１】次に、図３を参照して、本発明の第２の実
施の形態を説明する。まず、プル側駆動モータ２５は、
定速回転制御される。その制御方法は、溶接電源１にて
設定された溶接電流の値、溶接ワイヤ１８の径等の溶接
条件により溶接ワイヤ１８の送給速度が決定される。こ
の速度決定回路は送給速度設定回路３１、比較演算回路
４５、速度制御回路３３と駆動回路３９とよりなる。す
なわち、前記溶接条件は送給速度設定回路３１に入力さ
れ、送給速度が設定される、この信号とプル側駆動モー
タ２５よりフィードバックされた信号２６と比較演算回
路４５で比較演算され、速度制御回路３３に入力され
る。それによって、適性な制御値が駆動回路３９に入力
され、駆動回路３９よりプル側駆動モータ２５に駆動電
力が供給される。

【００２２】溶接ワイヤ１８の送給速度は、図示しない
適宜検出器により直接検出するか、プル側駆動モータ２
５の回転数を適宜検出器にて測定する。この測定値は、
比較演算回路４５に、既に述べたフィードバック信号２
６としてフィードバックされ、予定した送給速度と比較
の上適性な値が速度制御回路３３に入力され、プル側駆
動モータ２５は定速回転制御される。又、この測定値は
比較演算回路４５にフィードバックされるほか、送給速
度表示回路４７に送られて送給速度が表示される。尚、
溶接条件よりの適性な溶接ワイヤ送給速度算出方法は、
従来の溶接機と同様であるのでその説明は省略する。
又、フィードバックされた値を比較演算回路４５、速度
制御回路３３にて適性値に自動制御する方法についても
通常の自動制御方法を用いるものとする。

【００２３】プッシュ側駆動モータ２３は、定トルク制
御される。このトルク決定回路はトルクＥ設定回路６
０、トルク演算回路１２０、トルク加算回路４９、比較
演算回路５１、トルク検出回路５５、駆動トルク設定回
路５９及び駆動回路５３とよりなり設定値Ａによりプッ
シュ側駆動モータ２３を定トルク制御する。このプッシ
ュ側駆動モータ２３に加えるトルクの設定値Ａは、プル
側駆動モータ２５の電流値等よりプル側駆動モータ２５
のトルク値Ｄを検出して、これに一定トルク値Ｅを加
え、さらに、溶接ワイヤ１８をスプール１１１から巻き
ほぐすに必要なトルク値Ｃを加えた値をプッシュ側駆動
モータ２３のトルクの設定値Ａとするものである。一定
トルク値Ｅは、溶接条件、溶接ワイヤ１８の材質、径、
供給路（コンジットケーブル２０の長さ）、具体的に
は、溶接ワイヤ１８の材質、直径、長さ、溶接ワイヤ１
８とコンジットケーブル２０との摩擦係数等によって決
定される主としてコンジットケーブル２０中の送給抵抗
からなる一定値である。

【００２４】次に、スプール１１１にはタコジェネレー
タ１１３があり、その出力は必要トルク演算回路１１２
に信号１１５として出力される。この値によりスプール
１１１の回転数が容易に算出される。又、溶接ワイヤ１
８の送給速度を図示しない適宜検出器により直接検出す
るか、プル側駆動モータ２５又はプッシュ側駆動モータ
２３の回転数を適宜検出器にて測定し算出する。この検
出された溶接ワイヤ送給速度１１４は、必要トルク演算
回路１１２に出力される。図に示す例は、プッシュ側駆
動モータ２３に設けた回転計よりの値を用いたが、プル
側駆動モータ２５よりフィードバックされる値を利用し
ても良い。

【００２５】信号１１５と信号１１４の値よりスプール
１１１より溶接ワイヤ１８を繰り出すに必要なトルク値
Ｃが必要トルク演算回路１１２にて算出される。このト
ルク値Ｃはスプール１１１の慣性による回転を防ぐ為
に、スプール回転軸にスプリング圧を加える等の手段に
より発生する摩擦力、溶接ワイヤ１８の重量、スプール
１１１に巻かれている溶接ワイヤの巻き径（これはスプ
ール回転数、溶接ワイヤ１８の送給速度、プッシュ側駆
動モータ２３の送給ローラの径とにより求まる）とによ
り求まる。次に、スプール１１１より溶接ワイヤ１８を
繰り出すに必要なプッシュモータ２３に加えるべきトル
ク値Ｃの具体的算出方法を説明する。まず、図４に示す
ように、溶接ワイヤ１８は、スプール１１１に巻かれて
おり、プッシュ側駆動モータ２３に加えられる回転トル
クにより溶接ワイヤ１８に張力を加えることにより巻き
ほぐされる。このスプール１１１は固定台２２０に軸受
２０７を介して片持ち式に回転自在に支持される回転軸
２２５に固定されており、その中央には軸２０８が配設
されている。この固定台２２０にはブレーキパット２０
１が軸２０８にはブレーキパット２０２が取り付けられ
ブレーキパット２０２を２０１にスプリング２０４で押
し当てることにより、摩擦力を生じさせ、これにより、
慣性による回転を防いでいる。ナット２０３はこの摩擦
力を調節するためのものである。ブレーキパット２０２
は軸２０８に切られているスプラインにより軸方向に移
動可能に保持されている。２２３は端部蓋でありナット
２２４で固定され回転軸２２５の回転を軸２０８に伝え
ている。溶接時にスプール１１１を回転させ、溶接ワイ
ヤを巻きほぐすには、上記摩擦力に抗してスプール１１
１を回転させるのに必要な一定値のトルクＴをスプール
１１１に加える必要がある。このトルクＴを得るに必要
な溶接ワイヤ１８に加える引張力Ｆ_pは、半径Ｄ／２
（Ｄはスプール１１１における巻き残量の直径）に反比
例するので、Ｆ_p＝（２・Ｔ）／Ｄ−−−（式１）となる。又、その他軸受２０７部の摩擦抵抗も存在する
が、一般に、軸受２０７部にはベアリングが用いられ、
ブレーキパット２０１、２０２により生じる摩擦力に比
べて無視できる程度に小さいので、トルク値Ｃの算出の
要素からは省略できる。

【００２６】

【表１】

【００２７】上記表１は、溶接ワイヤ１８の巻径Ｄmm、
溶接ワイヤ１８を巻きほぐすに必要な溶接ワイヤ１８に
加えた引張力Ｆ_pkgf 、スプール１１１に巻かれている
溶接ワイヤ１８の総重量Ｗkgと、Ｆ_p・Ｄ／２で求めた
スプール１１１に加えたトルクＴkgf ・mmを実測した実
施例である。表１中測定NO. １２、NO. １３は、径の小
さいスプール１１１を用いて測定した例である。表１の
実施例の結果より、実測したトルクＴは概ね一定とな
り、スプール１１１における巻き残量の直径Ｄのみを考
慮し、（式１）による引張力Ｆ_pによりプッシュ側駆動
モータ２３に加えるべきトルク値Ｃを算出すれば、本発
明の目的を達成できることが判明した。すなわち、（式
１）の中のＴはブレーキパット２０１、２０２による摩
擦力を溶接途中で変更しなければ、一定の値なので、前
記必要トルク演算回路１１２での演算式中に定数として
設定すればよい。

【００２８】次に、スプール１１１における巻き残量の
直径Ｄの算出方法を説明する。ｖを前記溶接ワイヤ速度
１１４とし、ｎをタコジェネレータ１１３により測定さ
れたスプール１１１の回転数１１５とすると、スプール
１１１における巻き残量の直径Ｄは、Ｄ＝ｖ／（π・ｎ）−−−（式２）として計算される。したがって、（式１）に（式２）を
代入することにより、溶接ワイヤ１８に加えるべき引張
力Ｆ_pが（式３）によって求まる。Ｆ_p＝（２・Ｔ・π・ｎ）／ｖ−−−（式３）次に、この引張力Ｆ_pを得るに必要なプッシュ側駆動モ
ータ２３のトルク値Ｃを求める。ここで、プッシュ側駆
動モータ２３における駆動ローラの直径をＤ_pとする
と、Ｃ＝Ｆ_p・（Ｄ_p／２）−−−（式４）（式４）に（式３）を代入して整理すると、Ｃ＝Ｔ・Ｄ_p・π・ｎ／ｖ−−−（式５）となる。以上によって、必要トルク演算回路１１２によ
り、溶接ワイヤ１８のスプール１１１からの巻きほぐし
に必要なトルク値Ｃを求める。前記値ＣはトルクＥ設定
回路６０に設定されている前記値Ｅと共にトルク加算回
路４９に出力される。一方、プル側駆動モータ２５の駆
動回路３９で測定された電流値はトルク演算回路１２０
に出力され、プル側駆動モータ２５のトルク値Ｄが算出
され、トルク加算回路４９に出力される。トルク加算回
路４９でプッシュ側駆動モータ２３に設定するトルク値
Ａが算出され（Ａ＝Ｄ＋Ｅ＋Ｃ）、この出力（Ａ＝Ｄ＋
Ｅ＋Ｃ）は、比較演算回路５１を経て駆動トルク設定回
路５９に出力され、この駆動トルク設定回路５９より必
要トルクを指示する出力が駆動回路５３に出力され、駆
動回路５３より駆動電力がプッシュ側駆動モータ２３に
与えられる。

【００２９】又、駆動回路５３、又は、プッシュ側駆動
モータ２３より、プッシュ側駆動モータ２３でのトルク
値が電流値としてトルク検出回路５５に信号１１６とし
てフィードバックされ、トルク検出回路５５で算出され
た実効トルク値は比較演算回路５１に入力され、加算ト
ルク値（Ｄ＋Ｅ＋Ｃ）と比較され補正値がトルク設定回
路５９に出力され、駆動回路５３に入力され、所定のト
ルク値を得るように自動制御される。これにより、所定
トルク値Ｅが適性であれば、コンジットケーブル２０内
と溶接トーチ１６内での送給摩擦の変動によるトルク値
の変動以上はプル側駆動モータ２５のトルクに変動を生
じないので、プル側駆動モータ２５に余裕を持たせる必
要がなく、小型のモータを利用でき溶接トーチ１６を小
型軽量化できる。又、停止回路１５０及び予告表示１５
２については、前記第１の実施の形態の場合と同じであ
る。

【００３０】尚、本発明は前記第１、第２の実施の形態
に限定されるものではない。前記第１、第２の実施の形
態として、スプール１１１に巻かれた溶接ワイヤ１８の
残量が少なくなったことを検知するために、単位溶接ワ
イヤ長さに対するスプール１１１の回転数を回転数演算
回路１５１にて算出する例について述べたが、回転数演
算回路１５１に替えて、スプール１１１における溶接ワ
イヤ巻き残量の直径を演算する回路を設け、（式２）に
よりこれを求め、巻き残量の直径Ｄが一定値以下になっ
た場合、予告表示１５２に表示させるようにしてもよ
い。前記第１、第２の実施の形態では、溶接トーチ１６
内に溶接ワイヤ矯正装置２１を組み込んだものを例に挙
げて説明したが、溶接ワイヤ矯正装置２１が、溶接トー
チ１６の外に別途設けられているようなものにおいて
も、同様に適用可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明による溶接ワ
イヤ送給装置によると、プル側駆動モータの回転数を、
溶接電源によって設定される溶接電流等の溶接条件に基
づいて制御し、且つ、プッシュ側駆動モータの回転トル
クＡを所定値になるようにし、その際、回転トルクＡを
決定するときに、溶接ワイヤのスプールからの巻きほぐ
しに必要なトルクの変動を考慮するように構成し、プル
側駆動モータに負荷されるトルクが一定となるように、
プッシュ側駆動モータのトルクを制御するようにしてい
るので、プッシュ側駆動モータとプル側駆動モータとの
間における溶接ワイヤの張力を一定に保持することがで
き、さらに、プル側駆動モータに対する負担を軽減さ
せ、プル側駆動モータの小型・軽量化を図ることができ
る。これにより、溶接トーチを小型のものとすることが
できる。また、スプールに巻かれている溶接ワイヤが無
くなった場合に溶接電流を止め溶接ワイヤ送給モータを
停止させる事または溶接ワイヤの残量の少なくなったこ
とを溶接作業者に知らせることにより、溶接作業中に溶
接ワイヤ切れによるバーンバック現象の発生等を生じる
心配がなく、作業性が向上すると共に溶接不良の発生を
防げる効果をゆうする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、プッシ
ュ・プル型溶接装置の概略を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、プッシ
ュ・プル型溶接装置を制御する制御装置の構成を示す図
である。

【図３】本発明の第２の実施の形態を示す図で、プッシ
ュ・プル型溶接装置を制御する制御装置の構成を示す図
である。

【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図で、溶接ワ
イヤがスプールに巻回されている状態を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１溶接電源１３溶接ワイヤ供給装置１６溶接トーチ１８溶接ワイヤ２０コンジットケーブル２１溶接ワイヤ矯正装置２３プッシュ側駆動モータ２５プル側駆動モータ２７溶接ワイヤ矯正装置３１送給速度設定回路３３速度制御回路３９駆動回路４５比較演算回路４７送給速度表示装置４９トルク加算回路５１比較演算回路５３駆動回路５５トルク検出回路５９駆動トルク設定回路６０固定トルク設定回路６１トルク加算回路１１１スプール１１２必要トルク演算回路１１３タコジェネレータ１５０停止回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森下琢磨静岡県志太郡大井川町高新田485−１みずほ産業株式会社内 (72)発明者伏見義光静岡県志太郡大井川町高新田485−１みずほ産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接ワイヤ送給モータを、トーチ側に設
けられ定速制御されるプル側駆動モータと、溶接ワイヤ
供給スプール側に設けられ定トルク制御されるプッシュ
側駆動モータと、から構成した溶接ワイヤ送給装置にお
いて、上記プル側駆動モータは溶接電流等の溶接条件に基づい
てワイヤ送給速度を決定する速度決定回路により単位時
間あたりの回転数が制御され、上記プッシュ側駆動モータは回転トルクＡが所定値にな
るようにトルク決定回路により回転トルクが制御され、上記トルク決定回路により回転トルクＡを決定する際
に、溶接ワイヤのスプールからの巻きほぐしに必要なト
ルクの変動を要素として加えることを特徴とする溶接ワ
イヤ送給装置。
【請求項２】溶接ワイヤ送給モータを、トーチ側に設
けられ定速制御されるプル側駆動モータと、溶接ワイヤ
供給スプール側に設けられ定トルク制御されるプッシュ
側駆動モータと、から構成した溶接ワイヤ送給装置にお
いて、上記プル側駆動モータは溶接電流等の溶接条件に基づい
てワイヤ送給速度を決定する速度決定回路により単位時
間あたりの回転数が制御され、上記プッシュ側駆動モータは回転トルクＡが所定値にな
るようにトルク決定回路により回転トルクが制御され、上記トルク決定回路により回転トルクＡを決定する際
に、回転トルクＡを溶接ワイヤのスプールからの巻きほ
ぐしに必要なトルクの変動分変化させることにより、プ
ル側駆動モータに負荷される回転トルクの変動はプッシ
ュ側モータ以降の溶接ワイヤ通路で発生する必要トルク
値の変動の範囲とすることを特徴とする溶接ワイヤ送給
装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２記載の溶接ワイヤ
送給装置において、プッシュ側駆動モータのトルク決定
回路による回転トルクＡの決定は、溶接ワイヤの直径、
材質、溶接ワイヤ送給経路の長さ等の送給条件に応じた
負荷により予め設定されたプッシュ側駆動モータに必要
なトルク値Ｂに、溶接ワイヤのスプールからの巻きほぐ
しに必要なトルク値Ｃを加えてプッシュ側駆動モータの
回転トルクＡを決定することを特徴とする溶接ワイヤ送
給装置。
【請求項４】請求項１又は請求項２記載の溶接ワイヤ
送給装置において、プッシュ側駆動モータのトルク決定
回路による回転トルクＡの決定は、プル側駆動モータよ
り検出されたプル側駆動モータのトルク値Ｄに一定トル
ク値Ｅを加えた値に、溶接ワイヤのスプールからの巻き
ほぐしに必要なトルク値Ｃを加えた値を回転トルクＡと
することを特徴とする溶接ワイヤ送給装置。
【請求項５】請求項３又は請求項４記載の溶接ワイヤ
送給装置において、溶接ワイヤスプールの巻きほぐしに
必要なトルク値Ｃは、溶接ワイヤスプールに設けた回転
計により計測されるワイヤスプールの単位時間あたりの
回転数と、適宜位置に設けた溶接ワイヤ送給速度検出器
又は溶接ワイヤ送給モータの回転数検出器により計測さ
れた溶接ワイヤ供給速度とにより算出することを特徴と
する溶接ワイヤ送給装置。
【請求項６】溶接ワイヤスプールに設けた回転計によ
り溶接ワイヤスプールの回転が停止したことを検出し、
溶接ワイヤスプールの回転が停止した際に、溶接電流を
止めると共に溶接ワイヤ送給モータを停止するようにし
たことを特徴とする溶接ワイヤ送給装置。
【請求項７】溶接ワイヤスプールに設けた回転計によ
り計測されるワイヤスプールの単位時間あたりの回転数
と、適宜位置に設けたワイヤ送給速度検出器又は溶接ワ
イヤ送給モータの回転数検出器により計測された溶接ワ
イヤ供給速度とにより、溶接ワイヤの巻き終わりが近い
ことを検出し、溶接ワイヤの巻き終わりが近いことを溶
接作業者に知らせる信号を出すようにしたことを特徴と
する溶接ワイヤ送給装置。
【請求項８】請求項５記載の溶接ワイヤ送給装置にお
いて、溶接ワイヤスプールに設けた回転計により溶接ワ
イヤスプールの回転が停止したことを検出し、溶接ワイ
ヤスプールの回転が停止した際に、溶接電流を止めると
共に溶接ワイヤ送給モータを停止するようにしたことを
特徴とする溶接ワイヤ送給装置。
【請求項９】請求項５記載の溶接ワイヤ送給装置にお
いて、溶接ワイヤスプールに設けた回転計により計測さ
れるワイヤスプールの単位時間あたりの回転数と、適宜
位置に設けた溶接ワイヤ送給速度検出器又は溶接ワイヤ
送給モータの回転数検出器により計測された溶接ワイヤ
供給速度とにより、溶接ワイヤの巻き終わりが近いこと
を検出し、溶接ワイヤの巻き終わりが近いことを溶接作
業者に知らせる信号を出すようにしたことを特徴とする
溶接ワイヤ送給装置。