溶接用電源装置
【課題】設置状況に応じて、電極先端電圧の算出に用いる抵抗値及びインダクタンス値の設定を容易に行うことができる溶接用電源装置を提供すること。
【解決手段】処理部３２は、設定されたケーブル情報（経路情報）に従って合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを推定し、合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌに基づいて、インバータ回路２２を制御するための先端電圧を算出する。そして、処理部３２は、算出した先端電圧を用いてインバータ回路２２をＰＷＭ制御する。
【解決手段】処理部３２は、設定されたケーブル情報（経路情報）に従って合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを推定し、合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌに基づいて、インバータ回路２２を制御するための先端電圧を算出する。そして、処理部３２は、算出した先端電圧を用いてインバータ回路２２をＰＷＭ制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶接用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アーク溶接用電源装置は、商用電源からの交流入力電力を整流した直流電力をインバータ回路にて高周波交流電力に変換し、溶接トランスにて電圧調整された高周波交流電力を整流回路と直流リアクトルとでアーク溶接に適した直流出力電力に変換する。電源装置にて生成された出力電力はトーチにて支持される電極に供給され、これにより電極先端と溶接対象との間にアークが生じて、溶接対象の溶接が行われる。
【０００３】
また、このような溶接用電源装置は、出力電流及び出力電圧の検出を行っており、制御装置は、その時々で検出された出力電流及び出力電圧をインバータ回路のＰＷＭ制御にフィードバックし、その時々の出力電力を適正値とする制御を実施することで、溶接性能の向上が図られている。
【０００４】
好適なアークの生成には、電源装置内で検出する出力電圧をインバータ回路の制御値に反映させるのみならず、正にそのアークが生じている電極の先端電圧を算出し、算出した電極先端電圧を制御値に反映させることが好ましい。このため、例えば、特許文献１に示されるように、ワイヤ電極と溶接対象との間に設けたスイッチをオンしてアーク負荷部を短絡状態とし、電圧検出器による検出電圧に基づいて抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌを算出する。そして、算出した抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌと、電源装置内に設けた電圧検出器による検出電圧に基づいて、先端電圧を算出し、この先端電圧に基づいてインバータ回路を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平７−１１５１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の方法では、溶接対象毎にスイッチを設けなければならないため、溶接に直接的に係わらない準備が必要となり、作業工数が増加する。また、溶接対象の交換や溶接場所の移動のように、パワーケーブルの敷設状態が変る毎に、スイッチを制御してパワーケーブルに電流を流さなければならず、測定のための工数を要するため、溶接工数の増加を招く。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、設置状況に応じて、電極先端電圧の算出に用いる抵抗値及びインダクタンス値の設定を容易に行うことができる溶接用電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、直流電力を高周波交流電力に変換するインバータ回路と、変換した交流電力の電圧調整を行う溶接トランスと、該溶接トランスの二次側交流電力から電極と溶接対象との間に溶接のためのアークを生じさせる出力電力を生成する直流変換手段と、検出手段にて検出した出力電流と出力電圧に基づいて前記電極の先端電圧を算出し、この先端電圧に基づいて前記インバータ回路を制御する制御手段とを備えた溶接用電源装置であって、前記出力電力を伝達する経路に関する経路情報を設定するための情報設定手段と、前記経路情報に応じて二次側の合計抵抗値と合計インダクタンス値を推定する推定手段と、を備え、前記制御手段は、前記推定手段により推定された前記合計抵抗値及び前記合計インダクタンス値と前記出力電流と前記出力電圧に基づいて前記電極の先端電圧を算出して前記インバータ回路を制御する。
【０００９】
この発明では、設定された経路情報に従って、インバータ回路の出力電力を伝達する経路における合計抵抗値及び合計インダクタンス値が推定される。そして、合計抵抗値と合計インダクタンス値に基づいて、インバータ回路を制御するための先端電圧が算出される。これにより、先端電圧を測定するためにスイッチを設ける工程や、電極を短絡状態とするための工程が不要となり、溶接工程の増加を抑制する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の溶接用電源装置において、前記経路情報は、溶接用電源装置に接続され前記出力電力を伝達するパワーケーブルの長さ及び太さである第１の情報と、前記パワーケーブルの這わせ方と、溶接用電源装置と前記溶接対象との間の距離である第２の情報と、前記パワーケーブルの這わせ方に応じて、巻き数及び巻き直径、又は折り返し数及び折り返し長さ、である第３の情報と、を含み、前記推定手段は、設定が必須な前記第１の情報のみが設定された場合に、前記第１の情報に応じて前記合計抵抗値と前記合計インダクタンス値を推定する。
【００１１】
この発明では、出力電圧を伝達するパワーケーブルの敷設状態を示す第１〜第３の情報のうち、第１の情報のみが設定された場合に、この第１の情報に応じて合計抵抗値と合計インダクタンス値を推定する。これにより、必須とする情報を設定するだけでパワーケーブルの敷設状態に応じた合計抵抗値と合計インダクタンス値が推定されるため、設定にかかる工数が少なく、短時間で溶接が開始される。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の溶接用電源装置において、前記推定手段は、前記第１の情報と前記第２の情報が設定された場合、前記第２の情報に従って前記第３の情報に対応する値を推定し、この推定した値と前記第１の情報に基づいて前記合計抵抗値と前記合計インダクタンス値を推定する。
【００１３】
この発明では、第１の情報に加えて第２の情報が設定され、その第２の情報に基づいて第３の情報に応じた値が推定される。これにより、第１の情報のみを用いた場合より精度の高い合計抵抗値と合計インダクタンス値を推定することが可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の溶接用電源装置において、前記推定手段は、設定された前記第１〜第３の情報に基づいて前記合計抵抗値と前記合計インダクタンス値を推定する。
【００１５】
この発明では、第１〜第３の情報に従って合計抵抗値と合計インダクタンス値が推定される。これにより、さらに精度の高い合計抵抗値と合計インダクタンス値を推定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、設置状況に応じて、電極先端電圧の算出に用いる抵抗値及びインダクタンス値の設定が容易な溶接用電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】溶接用電源装置の概略構成図である。
【図２】設定値参照するデータベース（テーブル）の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、消耗電極式のアーク溶接機１０は、アーク溶接のための直流出力電力を出力する溶接用電源装置１１と、アーク溶接のためのワイヤ電極１２をトーチＴＨに送給するワイヤ供給装置１３を備える。
【００１９】
溶接用電源装置１１のプラス側出力端子は、パワーケーブル１４ａを介してワイヤ供給装置１３に接続される。溶接用電源装置１１のマイナス側出力端子は、パワーケーブル１４ｂを介して溶接対象Ｍに接続される。
【００２０】
ワイヤ供給装置１３は、一線式パワーケーブル１３ａを介してトーチＴＨに接続される。一線式パワーケーブル１３ａは、例えば、中心にワイヤ電極１２をガイドするためのコイルライナが設けられ、その外周にガスを流すためのホースが設けられている。そして、このホースの外周には、電力を供給するための導電線が被覆され、最外周が絶縁被覆されている。トーチＴＨは、ワイヤ電極１２への給電を行うコンタクトチップＴＨａを有し、このコンタクトチップＴＨａは一線式パワーケーブル１３ａの銅電線と電気的に接続される。これにより、溶接用電源装置１１の出力電力は、ワイヤ電極１２に供給される。
【００２１】
このように、溶接用電源装置１１にて生成された直流出力電力は、ワイヤ電極１２と溶接対象Ｍに給電され、ワイヤ電極１２と溶接対象Ｍとの間に発生するアークにより、溶接対象Ｍに対するアーク溶接が行われる。このとき、ワイヤ電極１２は溶接時に消耗するため、ワイヤ供給装置１３は、溶接による消耗に応じてワイヤ電極１２を送給する。
【００２２】
溶接用電源装置１１は、商用電源から供給される三相の交流入力電力をアーク溶接に適した直流出力電力に変換する。交流入力電力は、ダイオードブリッジ及び平滑コンデンサよりなる整流平滑回路２１にて直流電力に変換され、変換された直流電力はＩＧＢＴ等のスイッチング素子ＴＲを例えば４個用いたブリッジ回路にて構成されるインバータ回路２２にて高周波交流電力に変換される。
【００２３】
インバータ回路２２にて生成された高周波交流電力は、溶接トランス２３にて所定電圧値に調整された二次側交流電力に変換される。溶接トランス２３の二次側交流電力は、ダイオードを用いた整流回路２４と直流リアクトル２５とで、アーク溶接に適した直流出力電力に変換される。
【００２４】
制御装置３１は、インバータ回路２２のスイッチング素子ＴＲに対しＰＷＭ制御を実施し、直流出力電力をその時々で適正値とする制御を行う。このとき、制御装置３１は、その時々の出力電流Ｉ及び出力電圧Ｖの検出を行い、検出した出力電流Ｉ及び出力電圧Ｖに基づくＰＷＭ制御へのフィードバックを行う。
【００２５】
即ち、溶接用電源装置１１内のマイナス側出力端子の電源線上に電流センサ２６が備えられており、制御装置３１は、処理部（ＣＰＵ）３２においてその電流センサ２６を介して溶接用電源装置１１の出力電流Ｉを検出する。また、整流回路２４の直後の電源線間に電圧センサ２７が備えられており、制御装置３１は、処理部３２においてその電圧センサ２７を介して溶接用電源装置１１の出力電圧Ｖを検出する。そして、制御装置３１は、処理部３２にてその時々に検出した出力電流Ｉ及び出力電圧Ｖに基づいてＰＷＭ制御のデューティの算出を行い、インバータ回路２２に出力するＰＷＭ制御信号を生成する。
【００２６】
ＰＷＭ制御において、制御に用いる出力電圧Ｖに、ワイヤ電極１２の先端電圧Ｖａを用いることが好ましいが、先端電圧Ｖａの直接的な検出は困難である。そこで、制御装置３１は、電圧センサ２７からワイヤ電極１２までの間の電圧変化分を記憶装置（図示略）に予め保持しておき、その時々に検出した出力電圧Ｖにその電圧変化分の補正を行って先端電圧Ｖａを算出し、その先端電圧Ｖａを用いてＰＷＭ制御を実施する。
【００２７】
ところで、電圧センサ２７からワイヤ電極１２までの間の電圧変化分は、溶接用電源装置１１内部の電圧変化分（整流回路２４から出力端子までの抵抗値Ｒ１とインダクタンス値Ｌ１による電圧変化分）と、外部の電圧変化分（接続端子からワイヤ電極１２先端まで（パワーケーブル１４ａ，１４ｂ及び一線式パワーケーブル１３ａ）の抵抗値Ｒ２とインダクタンス値Ｌ２による電圧変化分）を含む。内部電圧変化分は、使用状態の影響を受けないために予め補正項として先端電圧Ｖａの算出に組み込むことが可能である。しかし、外部電圧変化分は、パワーケーブル１４ａ，１４ｂのケーブル長や敷設状態（直線敷設や周回敷設、その周回数）等、使用者毎に条件が相違するため、抵抗値Ｒ２とインダクタンス値Ｌ２の変化の影響を大きく受ける。
【００２８】
そのため、使用者がアーク溶接機１０を現場に設置し、パワーケーブル１４ａ，１４ｂの敷設も含めて正に使用状態としたところで、パワーケーブル１４ａ，１４ｂに対応するケーブル情報を制御装置３１の処理部３２に設定する。処理部３２は、設定されたケーブル情報に従って、合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌを推定する。合計抵抗値Ｒは、溶接用電源装置１１の内部に備えられたケーブルの抵抗値と、溶接用電源装置１１に接続されたパワーケーブルの抵抗値の合計値である。合計インダクタンス値Ｌは、溶接用電源装置１１の内部のケーブルおよび直流リアクトル２５におけるインダクタンス値と、溶接用電源装置１１の外部に接続したパワーケーブルにおけるインダクタンス値の合計値である。処理部３２は、推定した合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを、処理部３２内又は記憶装置３３に保持する。
【００２９】
そして、制御装置３１は、短絡が発生したときの出力電流を制御することによってスパッタを低減するように、インバータ回路２２を制御する。例えば、制御装置３１は、出力電圧Ｖの変化等により、短絡が発生する期間と、アークが発生する期間を検出し、短絡が発生するとき、出力電流Ｉの減少を急峻として短絡発生時やアーク発生時の電流値を抑制し、スパッタの発生量の低減を図る。
【００３０】
次に、合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌの推定の方法を説明する。
処理部３２に接続された入力装置２８及び表示装置２９は、ケーブル情報の設定に用いられる。入力装置２８及び表示装置２９は、例えば、溶接用電源装置１１の操作パネルに設けられている。
【００３１】
入力装置２８は、例えばプッシュスイッチやロータリエンコーダである。使用者は、入力装置２８を操作して、ケーブル情報を示す数値を直接入力する、ケーブル情報に対応する番号もしくは値を入力又は選択する。処理部３２は、入力装置２８の操作に従ってケーブル情報を設定する。処理部３２は、ケーブル情報の入力を促す文字列やケーブル情報の選択のための文字列、入力された値、又は対応するケーブル情報を、表示装置２９に表示する。そして、処理部３２は、入力装置２８の所定の操作、例えば実行キー（エンターキー）に応答して、設定されたケーブル情報に応じた合計抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌを推定する。
【００３２】
ケーブル情報は、パワーケーブル１４ａ，１４ｂの種別を示す種別情報、パワーケーブル１４ａ，１４ｂの敷設状態を示す敷設情報を含む。種別情報は、ケーブル長、ケーブル太さ（断面積）を含む。敷設情報は、ケーブルの這わせ方、溶接用電源装置１１と溶接対象Ｍとの間の距離、巻数、巻き直径、折り返し長さ、折り返し数を含む。
【００３３】
なお、ケーブル情報のうち、ケーブル長とケーブル太さは必須な情報（第１の情報：基礎情報）に設定されている。ケーブル情報のうち、ケーブルの這わせ方と電源装置−溶接対象間距離は、入力が推奨される情報（第２の情報）に設定されている。そして、ケーブル情報のうち、「巻き」に対応する巻数と巻き直径、「折り返し」に対応する折り返し長さと折り返し数は、入力が好ましい情報（第３の情報）に設定されている。
【００３４】
処理部３２は、ケーブル情報に基づいて、敷設されたパワーケーブル１４ａ，１４ｂの状態に応じた合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを推定する。例えば、処理部３２は、各値の推定にデータベースを用いる。データベースは、例えば記憶装置３３に格納されている。
【００３５】
データベースは、パワーケーブルの長さと太さに対応して抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌが格納されたテーブル（主テーブル）を含む。この主テーブル３３ａの一例を図２に示す。主テーブルに格納された抵抗値Ｒは、パワーケーブルの長さと太さに対応する。また、主テーブルに格納されたインダクタンス値Ｌは、パワーケーブルを直線的に這わせたときにおけるインダクタンス値に対応する。
【００３６】
また、データベースには、パワーケーブルの這わせ方に対応する値（補正値）を格納したテーブル（補助テーブル）を含む。この補助テーブルは、這わせ方が「巻き」の場合の巻き補助テーブル、這わせ方が「折り返し」の場合の折り返し補助テーブルを含む。例えば、「巻き」に対応する補助テーブルには、巻数と巻き直径に応じた値（補正値）が、巻数と巻き直径に関連付けて格納されている。また、「折返し」に対応する補助テーブルには、折り返し長さと折り返し数に応じた値（補正値）が、折り返し長さと折り返し数に関連付けて格納されている。
【００３７】
処理部３２は、入力装置２８により設定されたケーブル情報に基づいて、ケーブル情報に応じたテーブル（主テーブル、補助テーブル）を用いて、合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを推定する。
【００３８】
上記したように、ケーブル情報は、第１〜第３の情報を含む。必須である第１の情報のみが設定された場合、処理部３２は、主テーブルを用いて、合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを推定する。即ち、処理部３２は、主テーブルから、第１の情報に対応する抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌを取得し、それらを合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌとする。つまり、処理部３２は、第１の情報のみの設定により、敷設したパワーケーブルに応じた概略的な合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを取得する。従って、溶接環境に応じた二次側の合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを容易に取得することができる。
【００３９】
また、第１の情報と第２の情報が設定された場合、処理部３２は、第２の情報に基づいて第３の情報に対応する値、即ち、「巻き」に対応する巻数及び巻き直径、又は「折り返し」に対応する折り返し長さ及び折り返し数を推定する。推定には、例えば演算式を用いる。
【００４０】
パワーケーブルの這わせ方を「巻き」とした場合、処理部３２は、記憶装置３３に格納された設定値を読み出す。設定値は、例えば、平均的な巻き直径ＤＲである。処理部３２は、第１の情報（ケーブル長ＬＡ、ケーブル太さＣＤ）と、電源装置−溶接対象間距離Ｌ１に基づいて、巻数Ｎ１を、
Ｎ１＝（ＬＡ−Ｌ１）／（ＤＲ×π）
により算出する。
【００４１】
パワーケーブルの這わせ方を「折り返し」とした場合、処理部３２は、第１の情報（ケーブル長ＬＡ、ケーブル太さＣＤ）と、電源装置−溶接対象間距離Ｌ１に基づいて、折り返し長さＴＬと折り返し数ＴＮを、
ＴＬ＝Ｌ１／２
ＴＮ＝（ＬＡ−Ｌ１）／ＴＬ
により算出する。
【００４２】
処理部３２は、推定した各値と、這わせ方に対応する補助テーブルから補正値を取得する。そして、処理部３２は、主テーブルから取得した抵抗値Ｒとインダクタンス値Ｌのそれぞれに対して補正値に従って補正した値を合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌとする。
【００４３】
つまり、処理部３２は、第２の情報（パワーケーブルの這わせ方と電源装置−溶接対象間距離）に基づいて、不足する情報（巻数及び巻き直径、又は折り返し長及び折り返し数）を、既定の情報を用いて推定する。そして、処理部３２は、各情報に従って、敷設したパワーケーブルに応じた合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを取得する。このように取得した合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌは、第１の情報のみにより推定した各値と比べ、パワーケーブルの敷設状態により近い値となる。従って、処理部３２は、敷設したパワーケーブルの状態に応じた合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを精度よく求めることができる。
【００４４】
また、第１〜第３の情報が設定された場合、処理部３２は、設定された第２の情報と第３の情報に基づいて、這わせ方に対応する補助テーブルから、設定された値（巻数等）に対応する補正値を取得する。そして、処理部３２は、主テーブルから取得した抵抗値Ｒとインダクタンス値Ｌのそれぞれに対して補正値に従って補正した値を合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌとする。従って、処理部３２は、敷設したパワーケーブルの状態に応じた合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを高い精度で求めることができる。
【００４５】
ケーブル長及びケーブル太さは、敷設したパワーケーブルの種類に対応するため、測定等を必要としない。また、パワーケーブルの這わせ方は、敷設したパワーケーブルの状態であるため、容易に把握することができる。そして、電源装置−溶接対象間の距離は、まさに溶接しようとする場所に対応するため、これも容易に把握することができる。そして、第１〜第３の情報の設定に要する時間は、従来で示したように、短絡のためのスイッチを設けるために必要な時間や、トーチＴＨの先端を正しく溶接対象に接触させるのに要する時間と比べ、極めて短い。また、短絡のためのスイッチを設ける必要がなく、また、トーチＴＨの電極ＴＨａを接触させる必要が無い。従って、工程が少なくなり、溶接開始までの時間が短くなる。
【００４６】
制御装置３１は、溶接動作時において、記憶した合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌと、検出したその時々の出力電流Ｉ及び出力電圧Ｖに基づいて、先端電圧Ｖａを、
Ｖａ＝Ｖ−Ｌ・ｄＩ／ｄｔ−Ｒ・Ｉ ・・・ （ｄ）
により算出する。そして、制御装置３１は、算出した先端電圧Ｖａを用いてＰＷＭ制御を実施する。
【００４７】
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）処理部３２は、設定されたケーブル情報（経路情報）に従って合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを推定し、合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌに基づいて、インバータ回路２２を制御するための先端電圧Ｖａを算出する。そして、処理部３２は、算出した先端電圧Ｖａを用いてインバータ回路２２をＰＷＭ制御する。これにより、先端電圧を検出するためにスイッチ等を設ける工程や、電極を短絡状態とするための工程が不要となり、溶接工程の増加を抑制することができる。また、設定されたケーブル情報に従って合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌを推定するため、敷設したパワーケーブルの状態に応じて合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌが推定されるため、スパッタの低減と、アークの安定性向上を図ることができる。そして、好適なアークを発生することができ、溶接性能の向上を図ることができる。
【００４８】
（２）処理部３２は、設定が必須な第１の情報（パワーケーブルの長さ及び太さ）のみが設定された場合、データベース（テーブル）から第１の情報に対応する抵抗値及びインダクタンス値を取得し、これらを合計抵抗値及び合計インダクタンス値とする。従って、設定にかかる工数が少なく、短時間で溶接を開始することができる。
【００４９】
（３）処理部３２は、第１の情報に加えて第２の情報（這わせ方、電源装置−溶接対象間距離）が設定された場合、その第２の情報に基づいて第３の情報に応じた値（巻数及び巻き直径、又は折り返し数及び折り返し長さ）を推定する。従って、第１の情報のみを用いた場合より精度の高い合計抵抗値と合計インダクタンス値を推定することができる。
【００５０】
（４）処理部３２は、第１〜第３の情報が設定された場合、この第１〜第３の情報に基づいて合計抵抗値と前記合計インダクタンス値を推定する。従って、さらに精度の高い合計抵抗値と合計インダクタンス値を推定することができる。
【００５１】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ケーブル情報の設定に、溶接用電源装置１１の入力装置２８と表示装置２９を用いた。これを、他の装置を用いてもよい。例えば、溶接ロボットを含む溶接システムは、溶接ロボットを制御する制御装置に、ロボットを操作するための操作部（ティーチペンダント）が接続されている。このティーチペンダントは、操作スイッチと表示装置を備えている。この操作スイッチと表示装置の操作に従ってケーブル情報を設定し、合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを推定する。溶接ロボットの制御装置は、溶接用電源装置１１より溶接場所に近い場所に設置されることが多い。このため、ティーチペンダントを用いることで、作業者が設定等を容易に行うことができる。なお、溶接ロボットの制御装置に入力装置及び表示装置の少なくとも一方を設け、装置を用いてケーブル情報の設定等を行うようにしてもよい。
【００５２】
・上記実施形態では、合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌの推定にデータベースを用いたが、演算式を用いてケーブル情報から合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌを算出するようにしてもよい。
【００５３】
また、データベースと演算式を適宜組み合わせて、ケーブル情報から合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌを算出するようにしてもよい。例えば、ケーブル情報のうち、ケーブル長とケーブル太さに対応して合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌが格納されたデータベース（テーブル）から各値を読み出し、その各値に対して、他のケーブル情報（例えば、ケーブルの這わせ方や電源装置−溶接対象間の距離）をパラメータとする演算式を用いて、対応する合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを算出するようにしてもよい。
【００５４】
・上記形態では、直流リアクトル２５に、線形特性を有するリアクトルを用いたが、過飽和特性を有するリアクトルを用いてもよい。過飽和リアクトルを用いることで、高電流領域ではインダクタンス値が小さいことから電流平滑のための波形制御への影響が小さく、低電流領域ではインダクタンス値が増大することでアーク切れが防止されると言うように、全電流領域に亘って好適な直流出力電力を生成することが可能となる。
【００５５】
・上記形態では、パワーケーブル１４ａをワイヤ供給装置１３に接続し、そのワイヤ供給装置１３からパワーケーブル１３ａを介してトーチＴＨに溶接電流を供給した。これに対し、溶接用電源装置１１に一端が接続されたパワーケーブルの他端をトーチＴＨに直接的に接続した溶接機に具体化してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０ アーク溶接機
１１ 溶接用電源装置
１２ ワイヤ電極
１４ａ，１４ｂ パワーケーブル（経路）
２３ 溶接トランス
２４ 整流回路（直流変換手段）
２５ 直流リアクトル（直流変換手段）
２６ 電流センサ（検出手段）
２７ 電圧センサ（検出手段）
２８ 入力装置（情報設定手段）
２９ 表示装置（情報設定手段）
３１ 制御装置（制御手段、先端電圧算出手段、情報設定手段、推定手段）
３２ 制御部（情報設定手段、推定手段）
３３ 記憶装置
Ｍ 溶接対象
ＴＨ トーチ
ＴＨａ コンタクトチップ（電極）
Ｉ 出力電流
Ｉｐ 電流値
Ｖ 出力電圧
Ｖａ 先端電圧（先端電圧値）
Ｒ 合計抵抗値
Ｌ 合計インダクタンス値
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶接用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アーク溶接用電源装置は、商用電源からの交流入力電力を整流した直流電力をインバータ回路にて高周波交流電力に変換し、溶接トランスにて電圧調整された高周波交流電力を整流回路と直流リアクトルとでアーク溶接に適した直流出力電力に変換する。電源装置にて生成された出力電力はトーチにて支持される電極に供給され、これにより電極先端と溶接対象との間にアークが生じて、溶接対象の溶接が行われる。
【０００３】
また、このような溶接用電源装置は、出力電流及び出力電圧の検出を行っており、制御装置は、その時々で検出された出力電流及び出力電圧をインバータ回路のＰＷＭ制御にフィードバックし、その時々の出力電力を適正値とする制御を実施することで、溶接性能の向上が図られている。
【０００４】
好適なアークの生成には、電源装置内で検出する出力電圧をインバータ回路の制御値に反映させるのみならず、正にそのアークが生じている電極の先端電圧を算出し、算出した電極先端電圧を制御値に反映させることが好ましい。このため、例えば、特許文献１に示されるように、ワイヤ電極と溶接対象との間に設けたスイッチをオンしてアーク負荷部を短絡状態とし、電圧検出器による検出電圧に基づいて抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌを算出する。そして、算出した抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌと、電源装置内に設けた電圧検出器による検出電圧に基づいて、先端電圧を算出し、この先端電圧に基づいてインバータ回路を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平７−１１５１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の方法では、溶接対象毎にスイッチを設けなければならないため、溶接に直接的に係わらない準備が必要となり、作業工数が増加する。また、溶接対象の交換や溶接場所の移動のように、パワーケーブルの敷設状態が変る毎に、スイッチを制御してパワーケーブルに電流を流さなければならず、測定のための工数を要するため、溶接工数の増加を招く。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、設置状況に応じて、電極先端電圧の算出に用いる抵抗値及びインダクタンス値の設定を容易に行うことができる溶接用電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、直流電力を高周波交流電力に変換するインバータ回路と、変換した交流電力の電圧調整を行う溶接トランスと、該溶接トランスの二次側交流電力から電極と溶接対象との間に溶接のためのアークを生じさせる出力電力を生成する直流変換手段と、検出手段にて検出した出力電流と出力電圧に基づいて前記電極の先端電圧を算出し、この先端電圧に基づいて前記インバータ回路を制御する制御手段とを備えた溶接用電源装置であって、前記出力電力を伝達する経路に関する経路情報を設定するための情報設定手段と、前記経路情報に応じて二次側の合計抵抗値と合計インダクタンス値を推定する推定手段と、を備え、前記制御手段は、前記推定手段により推定された前記合計抵抗値及び前記合計インダクタンス値と前記出力電流と前記出力電圧に基づいて前記電極の先端電圧を算出して前記インバータ回路を制御する。
【０００９】
この発明では、設定された経路情報に従って、インバータ回路の出力電力を伝達する経路における合計抵抗値及び合計インダクタンス値が推定される。そして、合計抵抗値と合計インダクタンス値に基づいて、インバータ回路を制御するための先端電圧が算出される。これにより、先端電圧を測定するためにスイッチを設ける工程や、電極を短絡状態とするための工程が不要となり、溶接工程の増加を抑制する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の溶接用電源装置において、前記経路情報は、溶接用電源装置に接続され前記出力電力を伝達するパワーケーブルの長さ及び太さである第１の情報と、前記パワーケーブルの這わせ方と、溶接用電源装置と前記溶接対象との間の距離である第２の情報と、前記パワーケーブルの這わせ方に応じて、巻き数及び巻き直径、又は折り返し数及び折り返し長さ、である第３の情報と、を含み、前記推定手段は、設定が必須な前記第１の情報のみが設定された場合に、前記第１の情報に応じて前記合計抵抗値と前記合計インダクタンス値を推定する。
【００１１】
この発明では、出力電圧を伝達するパワーケーブルの敷設状態を示す第１〜第３の情報のうち、第１の情報のみが設定された場合に、この第１の情報に応じて合計抵抗値と合計インダクタンス値を推定する。これにより、必須とする情報を設定するだけでパワーケーブルの敷設状態に応じた合計抵抗値と合計インダクタンス値が推定されるため、設定にかかる工数が少なく、短時間で溶接が開始される。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の溶接用電源装置において、前記推定手段は、前記第１の情報と前記第２の情報が設定された場合、前記第２の情報に従って前記第３の情報に対応する値を推定し、この推定した値と前記第１の情報に基づいて前記合計抵抗値と前記合計インダクタンス値を推定する。
【００１３】
この発明では、第１の情報に加えて第２の情報が設定され、その第２の情報に基づいて第３の情報に応じた値が推定される。これにより、第１の情報のみを用いた場合より精度の高い合計抵抗値と合計インダクタンス値を推定することが可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の溶接用電源装置において、前記推定手段は、設定された前記第１〜第３の情報に基づいて前記合計抵抗値と前記合計インダクタンス値を推定する。
【００１５】
この発明では、第１〜第３の情報に従って合計抵抗値と合計インダクタンス値が推定される。これにより、さらに精度の高い合計抵抗値と合計インダクタンス値を推定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、設置状況に応じて、電極先端電圧の算出に用いる抵抗値及びインダクタンス値の設定が容易な溶接用電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】溶接用電源装置の概略構成図である。
【図２】設定値参照するデータベース（テーブル）の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、消耗電極式のアーク溶接機１０は、アーク溶接のための直流出力電力を出力する溶接用電源装置１１と、アーク溶接のためのワイヤ電極１２をトーチＴＨに送給するワイヤ供給装置１３を備える。
【００１９】
溶接用電源装置１１のプラス側出力端子は、パワーケーブル１４ａを介してワイヤ供給装置１３に接続される。溶接用電源装置１１のマイナス側出力端子は、パワーケーブル１４ｂを介して溶接対象Ｍに接続される。
【００２０】
ワイヤ供給装置１３は、一線式パワーケーブル１３ａを介してトーチＴＨに接続される。一線式パワーケーブル１３ａは、例えば、中心にワイヤ電極１２をガイドするためのコイルライナが設けられ、その外周にガスを流すためのホースが設けられている。そして、このホースの外周には、電力を供給するための導電線が被覆され、最外周が絶縁被覆されている。トーチＴＨは、ワイヤ電極１２への給電を行うコンタクトチップＴＨａを有し、このコンタクトチップＴＨａは一線式パワーケーブル１３ａの銅電線と電気的に接続される。これにより、溶接用電源装置１１の出力電力は、ワイヤ電極１２に供給される。
【００２１】
このように、溶接用電源装置１１にて生成された直流出力電力は、ワイヤ電極１２と溶接対象Ｍに給電され、ワイヤ電極１２と溶接対象Ｍとの間に発生するアークにより、溶接対象Ｍに対するアーク溶接が行われる。このとき、ワイヤ電極１２は溶接時に消耗するため、ワイヤ供給装置１３は、溶接による消耗に応じてワイヤ電極１２を送給する。
【００２２】
溶接用電源装置１１は、商用電源から供給される三相の交流入力電力をアーク溶接に適した直流出力電力に変換する。交流入力電力は、ダイオードブリッジ及び平滑コンデンサよりなる整流平滑回路２１にて直流電力に変換され、変換された直流電力はＩＧＢＴ等のスイッチング素子ＴＲを例えば４個用いたブリッジ回路にて構成されるインバータ回路２２にて高周波交流電力に変換される。
【００２３】
インバータ回路２２にて生成された高周波交流電力は、溶接トランス２３にて所定電圧値に調整された二次側交流電力に変換される。溶接トランス２３の二次側交流電力は、ダイオードを用いた整流回路２４と直流リアクトル２５とで、アーク溶接に適した直流出力電力に変換される。
【００２４】
制御装置３１は、インバータ回路２２のスイッチング素子ＴＲに対しＰＷＭ制御を実施し、直流出力電力をその時々で適正値とする制御を行う。このとき、制御装置３１は、その時々の出力電流Ｉ及び出力電圧Ｖの検出を行い、検出した出力電流Ｉ及び出力電圧Ｖに基づくＰＷＭ制御へのフィードバックを行う。
【００２５】
即ち、溶接用電源装置１１内のマイナス側出力端子の電源線上に電流センサ２６が備えられており、制御装置３１は、処理部（ＣＰＵ）３２においてその電流センサ２６を介して溶接用電源装置１１の出力電流Ｉを検出する。また、整流回路２４の直後の電源線間に電圧センサ２７が備えられており、制御装置３１は、処理部３２においてその電圧センサ２７を介して溶接用電源装置１１の出力電圧Ｖを検出する。そして、制御装置３１は、処理部３２にてその時々に検出した出力電流Ｉ及び出力電圧Ｖに基づいてＰＷＭ制御のデューティの算出を行い、インバータ回路２２に出力するＰＷＭ制御信号を生成する。
【００２６】
ＰＷＭ制御において、制御に用いる出力電圧Ｖに、ワイヤ電極１２の先端電圧Ｖａを用いることが好ましいが、先端電圧Ｖａの直接的な検出は困難である。そこで、制御装置３１は、電圧センサ２７からワイヤ電極１２までの間の電圧変化分を記憶装置（図示略）に予め保持しておき、その時々に検出した出力電圧Ｖにその電圧変化分の補正を行って先端電圧Ｖａを算出し、その先端電圧Ｖａを用いてＰＷＭ制御を実施する。
【００２７】
ところで、電圧センサ２７からワイヤ電極１２までの間の電圧変化分は、溶接用電源装置１１内部の電圧変化分（整流回路２４から出力端子までの抵抗値Ｒ１とインダクタンス値Ｌ１による電圧変化分）と、外部の電圧変化分（接続端子からワイヤ電極１２先端まで（パワーケーブル１４ａ，１４ｂ及び一線式パワーケーブル１３ａ）の抵抗値Ｒ２とインダクタンス値Ｌ２による電圧変化分）を含む。内部電圧変化分は、使用状態の影響を受けないために予め補正項として先端電圧Ｖａの算出に組み込むことが可能である。しかし、外部電圧変化分は、パワーケーブル１４ａ，１４ｂのケーブル長や敷設状態（直線敷設や周回敷設、その周回数）等、使用者毎に条件が相違するため、抵抗値Ｒ２とインダクタンス値Ｌ２の変化の影響を大きく受ける。
【００２８】
そのため、使用者がアーク溶接機１０を現場に設置し、パワーケーブル１４ａ，１４ｂの敷設も含めて正に使用状態としたところで、パワーケーブル１４ａ，１４ｂに対応するケーブル情報を制御装置３１の処理部３２に設定する。処理部３２は、設定されたケーブル情報に従って、合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌを推定する。合計抵抗値Ｒは、溶接用電源装置１１の内部に備えられたケーブルの抵抗値と、溶接用電源装置１１に接続されたパワーケーブルの抵抗値の合計値である。合計インダクタンス値Ｌは、溶接用電源装置１１の内部のケーブルおよび直流リアクトル２５におけるインダクタンス値と、溶接用電源装置１１の外部に接続したパワーケーブルにおけるインダクタンス値の合計値である。処理部３２は、推定した合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを、処理部３２内又は記憶装置３３に保持する。
【００２９】
そして、制御装置３１は、短絡が発生したときの出力電流を制御することによってスパッタを低減するように、インバータ回路２２を制御する。例えば、制御装置３１は、出力電圧Ｖの変化等により、短絡が発生する期間と、アークが発生する期間を検出し、短絡が発生するとき、出力電流Ｉの減少を急峻として短絡発生時やアーク発生時の電流値を抑制し、スパッタの発生量の低減を図る。
【００３０】
次に、合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌの推定の方法を説明する。
処理部３２に接続された入力装置２８及び表示装置２９は、ケーブル情報の設定に用いられる。入力装置２８及び表示装置２９は、例えば、溶接用電源装置１１の操作パネルに設けられている。
【００３１】
入力装置２８は、例えばプッシュスイッチやロータリエンコーダである。使用者は、入力装置２８を操作して、ケーブル情報を示す数値を直接入力する、ケーブル情報に対応する番号もしくは値を入力又は選択する。処理部３２は、入力装置２８の操作に従ってケーブル情報を設定する。処理部３２は、ケーブル情報の入力を促す文字列やケーブル情報の選択のための文字列、入力された値、又は対応するケーブル情報を、表示装置２９に表示する。そして、処理部３２は、入力装置２８の所定の操作、例えば実行キー（エンターキー）に応答して、設定されたケーブル情報に応じた合計抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌを推定する。
【００３２】
ケーブル情報は、パワーケーブル１４ａ，１４ｂの種別を示す種別情報、パワーケーブル１４ａ，１４ｂの敷設状態を示す敷設情報を含む。種別情報は、ケーブル長、ケーブル太さ（断面積）を含む。敷設情報は、ケーブルの這わせ方、溶接用電源装置１１と溶接対象Ｍとの間の距離、巻数、巻き直径、折り返し長さ、折り返し数を含む。
【００３３】
なお、ケーブル情報のうち、ケーブル長とケーブル太さは必須な情報（第１の情報：基礎情報）に設定されている。ケーブル情報のうち、ケーブルの這わせ方と電源装置−溶接対象間距離は、入力が推奨される情報（第２の情報）に設定されている。そして、ケーブル情報のうち、「巻き」に対応する巻数と巻き直径、「折り返し」に対応する折り返し長さと折り返し数は、入力が好ましい情報（第３の情報）に設定されている。
【００３４】
処理部３２は、ケーブル情報に基づいて、敷設されたパワーケーブル１４ａ，１４ｂの状態に応じた合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを推定する。例えば、処理部３２は、各値の推定にデータベースを用いる。データベースは、例えば記憶装置３３に格納されている。
【００３５】
データベースは、パワーケーブルの長さと太さに対応して抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌが格納されたテーブル（主テーブル）を含む。この主テーブル３３ａの一例を図２に示す。主テーブルに格納された抵抗値Ｒは、パワーケーブルの長さと太さに対応する。また、主テーブルに格納されたインダクタンス値Ｌは、パワーケーブルを直線的に這わせたときにおけるインダクタンス値に対応する。
【００３６】
また、データベースには、パワーケーブルの這わせ方に対応する値（補正値）を格納したテーブル（補助テーブル）を含む。この補助テーブルは、這わせ方が「巻き」の場合の巻き補助テーブル、這わせ方が「折り返し」の場合の折り返し補助テーブルを含む。例えば、「巻き」に対応する補助テーブルには、巻数と巻き直径に応じた値（補正値）が、巻数と巻き直径に関連付けて格納されている。また、「折返し」に対応する補助テーブルには、折り返し長さと折り返し数に応じた値（補正値）が、折り返し長さと折り返し数に関連付けて格納されている。
【００３７】
処理部３２は、入力装置２８により設定されたケーブル情報に基づいて、ケーブル情報に応じたテーブル（主テーブル、補助テーブル）を用いて、合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを推定する。
【００３８】
上記したように、ケーブル情報は、第１〜第３の情報を含む。必須である第１の情報のみが設定された場合、処理部３２は、主テーブルを用いて、合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを推定する。即ち、処理部３２は、主テーブルから、第１の情報に対応する抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌを取得し、それらを合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌとする。つまり、処理部３２は、第１の情報のみの設定により、敷設したパワーケーブルに応じた概略的な合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを取得する。従って、溶接環境に応じた二次側の合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを容易に取得することができる。
【００３９】
また、第１の情報と第２の情報が設定された場合、処理部３２は、第２の情報に基づいて第３の情報に対応する値、即ち、「巻き」に対応する巻数及び巻き直径、又は「折り返し」に対応する折り返し長さ及び折り返し数を推定する。推定には、例えば演算式を用いる。
【００４０】
パワーケーブルの這わせ方を「巻き」とした場合、処理部３２は、記憶装置３３に格納された設定値を読み出す。設定値は、例えば、平均的な巻き直径ＤＲである。処理部３２は、第１の情報（ケーブル長ＬＡ、ケーブル太さＣＤ）と、電源装置−溶接対象間距離Ｌ１に基づいて、巻数Ｎ１を、
Ｎ１＝（ＬＡ−Ｌ１）／（ＤＲ×π）
により算出する。
【００４１】
パワーケーブルの這わせ方を「折り返し」とした場合、処理部３２は、第１の情報（ケーブル長ＬＡ、ケーブル太さＣＤ）と、電源装置−溶接対象間距離Ｌ１に基づいて、折り返し長さＴＬと折り返し数ＴＮを、
ＴＬ＝Ｌ１／２
ＴＮ＝（ＬＡ−Ｌ１）／ＴＬ
により算出する。
【００４２】
処理部３２は、推定した各値と、這わせ方に対応する補助テーブルから補正値を取得する。そして、処理部３２は、主テーブルから取得した抵抗値Ｒとインダクタンス値Ｌのそれぞれに対して補正値に従って補正した値を合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌとする。
【００４３】
つまり、処理部３２は、第２の情報（パワーケーブルの這わせ方と電源装置−溶接対象間距離）に基づいて、不足する情報（巻数及び巻き直径、又は折り返し長及び折り返し数）を、既定の情報を用いて推定する。そして、処理部３２は、各情報に従って、敷設したパワーケーブルに応じた合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを取得する。このように取得した合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌは、第１の情報のみにより推定した各値と比べ、パワーケーブルの敷設状態により近い値となる。従って、処理部３２は、敷設したパワーケーブルの状態に応じた合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを精度よく求めることができる。
【００４４】
また、第１〜第３の情報が設定された場合、処理部３２は、設定された第２の情報と第３の情報に基づいて、這わせ方に対応する補助テーブルから、設定された値（巻数等）に対応する補正値を取得する。そして、処理部３２は、主テーブルから取得した抵抗値Ｒとインダクタンス値Ｌのそれぞれに対して補正値に従って補正した値を合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌとする。従って、処理部３２は、敷設したパワーケーブルの状態に応じた合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを高い精度で求めることができる。
【００４５】
ケーブル長及びケーブル太さは、敷設したパワーケーブルの種類に対応するため、測定等を必要としない。また、パワーケーブルの這わせ方は、敷設したパワーケーブルの状態であるため、容易に把握することができる。そして、電源装置−溶接対象間の距離は、まさに溶接しようとする場所に対応するため、これも容易に把握することができる。そして、第１〜第３の情報の設定に要する時間は、従来で示したように、短絡のためのスイッチを設けるために必要な時間や、トーチＴＨの先端を正しく溶接対象に接触させるのに要する時間と比べ、極めて短い。また、短絡のためのスイッチを設ける必要がなく、また、トーチＴＨの電極ＴＨａを接触させる必要が無い。従って、工程が少なくなり、溶接開始までの時間が短くなる。
【００４６】
制御装置３１は、溶接動作時において、記憶した合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌと、検出したその時々の出力電流Ｉ及び出力電圧Ｖに基づいて、先端電圧Ｖａを、
Ｖａ＝Ｖ−Ｌ・ｄＩ／ｄｔ−Ｒ・Ｉ ・・・ （ｄ）
により算出する。そして、制御装置３１は、算出した先端電圧Ｖａを用いてＰＷＭ制御を実施する。
【００４７】
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）処理部３２は、設定されたケーブル情報（経路情報）に従って合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを推定し、合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌに基づいて、インバータ回路２２を制御するための先端電圧Ｖａを算出する。そして、処理部３２は、算出した先端電圧Ｖａを用いてインバータ回路２２をＰＷＭ制御する。これにより、先端電圧を検出するためにスイッチ等を設ける工程や、電極を短絡状態とするための工程が不要となり、溶接工程の増加を抑制することができる。また、設定されたケーブル情報に従って合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌを推定するため、敷設したパワーケーブルの状態に応じて合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌが推定されるため、スパッタの低減と、アークの安定性向上を図ることができる。そして、好適なアークを発生することができ、溶接性能の向上を図ることができる。
【００４８】
（２）処理部３２は、設定が必須な第１の情報（パワーケーブルの長さ及び太さ）のみが設定された場合、データベース（テーブル）から第１の情報に対応する抵抗値及びインダクタンス値を取得し、これらを合計抵抗値及び合計インダクタンス値とする。従って、設定にかかる工数が少なく、短時間で溶接を開始することができる。
【００４９】
（３）処理部３２は、第１の情報に加えて第２の情報（這わせ方、電源装置−溶接対象間距離）が設定された場合、その第２の情報に基づいて第３の情報に応じた値（巻数及び巻き直径、又は折り返し数及び折り返し長さ）を推定する。従って、第１の情報のみを用いた場合より精度の高い合計抵抗値と合計インダクタンス値を推定することができる。
【００５０】
（４）処理部３２は、第１〜第３の情報が設定された場合、この第１〜第３の情報に基づいて合計抵抗値と前記合計インダクタンス値を推定する。従って、さらに精度の高い合計抵抗値と合計インダクタンス値を推定することができる。
【００５１】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ケーブル情報の設定に、溶接用電源装置１１の入力装置２８と表示装置２９を用いた。これを、他の装置を用いてもよい。例えば、溶接ロボットを含む溶接システムは、溶接ロボットを制御する制御装置に、ロボットを操作するための操作部（ティーチペンダント）が接続されている。このティーチペンダントは、操作スイッチと表示装置を備えている。この操作スイッチと表示装置の操作に従ってケーブル情報を設定し、合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを推定する。溶接ロボットの制御装置は、溶接用電源装置１１より溶接場所に近い場所に設置されることが多い。このため、ティーチペンダントを用いることで、作業者が設定等を容易に行うことができる。なお、溶接ロボットの制御装置に入力装置及び表示装置の少なくとも一方を設け、装置を用いてケーブル情報の設定等を行うようにしてもよい。
【００５２】
・上記実施形態では、合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌの推定にデータベースを用いたが、演算式を用いてケーブル情報から合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌを算出するようにしてもよい。
【００５３】
また、データベースと演算式を適宜組み合わせて、ケーブル情報から合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌを算出するようにしてもよい。例えば、ケーブル情報のうち、ケーブル長とケーブル太さに対応して合計抵抗値Ｒと合計インダクタンス値Ｌが格納されたデータベース（テーブル）から各値を読み出し、その各値に対して、他のケーブル情報（例えば、ケーブルの這わせ方や電源装置−溶接対象間の距離）をパラメータとする演算式を用いて、対応する合計抵抗値Ｒ及び合計インダクタンス値Ｌを算出するようにしてもよい。
【００５４】
・上記形態では、直流リアクトル２５に、線形特性を有するリアクトルを用いたが、過飽和特性を有するリアクトルを用いてもよい。過飽和リアクトルを用いることで、高電流領域ではインダクタンス値が小さいことから電流平滑のための波形制御への影響が小さく、低電流領域ではインダクタンス値が増大することでアーク切れが防止されると言うように、全電流領域に亘って好適な直流出力電力を生成することが可能となる。
【００５５】
・上記形態では、パワーケーブル１４ａをワイヤ供給装置１３に接続し、そのワイヤ供給装置１３からパワーケーブル１３ａを介してトーチＴＨに溶接電流を供給した。これに対し、溶接用電源装置１１に一端が接続されたパワーケーブルの他端をトーチＴＨに直接的に接続した溶接機に具体化してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０ アーク溶接機
１１ 溶接用電源装置
１２ ワイヤ電極
１４ａ，１４ｂ パワーケーブル（経路）
２３ 溶接トランス
２４ 整流回路（直流変換手段）
２５ 直流リアクトル（直流変換手段）
２６ 電流センサ（検出手段）
２７ 電圧センサ（検出手段）
２８ 入力装置（情報設定手段）
２９ 表示装置（情報設定手段）
３１ 制御装置（制御手段、先端電圧算出手段、情報設定手段、推定手段）
３２ 制御部（情報設定手段、推定手段）
３３ 記憶装置
Ｍ 溶接対象
ＴＨ トーチ
ＴＨａ コンタクトチップ（電極）
Ｉ 出力電流
Ｉｐ 電流値
Ｖ 出力電圧
Ｖａ 先端電圧（先端電圧値）
Ｒ 合計抵抗値
Ｌ 合計インダクタンス値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を高周波交流電力に変換するインバータ回路と、変換した交流電力の電圧調整を行う溶接トランスと、該溶接トランスの二次側交流電力から電極と溶接対象との間に溶接のためのアークを生じさせる出力電力を生成する直流変換手段と、検出手段にて検出した出力電流と出力電圧に基づいて前記電極の先端電圧を算出し、この先端電圧に基づいて前記インバータ回路を制御する制御手段とを備えた溶接用電源装置であって、
前記出力電力を伝達する経路に関する経路情報を設定するための情報設定手段と、
前記経路情報に応じて二次側の合計抵抗値と合計インダクタンス値を推定する推定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記推定手段により推定された前記合計抵抗値及び前記合計インダクタンス値と前記出力電流と前記出力電圧に基づいて前記電極の先端電圧を算出して前記インバータ回路を制御する、
ことを特徴とする溶接用電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接用電源装置において、
前記経路情報は、
溶接用電源装置に接続され前記出力電力を伝達するパワーケーブルの長さ及び太さである第１の情報と、
前記パワーケーブルの這わせ方と、溶接用電源装置と前記溶接対象との間の距離である第２の情報と、
前記パワーケーブルの這わせ方に応じて、巻き数及び巻き直径、又は折り返し数及び折り返し長さ、である第３の情報と、
を含み、
前記推定手段は、設定が必須な前記第１の情報のみが設定された場合に、前記第１の情報に応じて前記合計抵抗値と前記合計インダクタンス値を推定する、
ことを特徴とする溶接用電源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の溶接用電源装置において、
前記推定手段は、前記第１の情報と前記第２の情報が設定された場合、前記第２の情報に従って前記第３の情報に対応する値を推定し、この推定した値と前記第１の情報に基づいて前記合計抵抗値と前記合計インダクタンス値を推定する、
ことを特徴とする溶接用電源装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の溶接用電源装置において、
前記推定手段は、設定された前記第１〜第３の情報に基づいて前記合計抵抗値と前記合計インダクタンス値を推定する、
ことを特徴とする溶接用電源装置。
【請求項１】
直流電力を高周波交流電力に変換するインバータ回路と、変換した交流電力の電圧調整を行う溶接トランスと、該溶接トランスの二次側交流電力から電極と溶接対象との間に溶接のためのアークを生じさせる出力電力を生成する直流変換手段と、検出手段にて検出した出力電流と出力電圧に基づいて前記電極の先端電圧を算出し、この先端電圧に基づいて前記インバータ回路を制御する制御手段とを備えた溶接用電源装置であって、
前記出力電力を伝達する経路に関する経路情報を設定するための情報設定手段と、
前記経路情報に応じて二次側の合計抵抗値と合計インダクタンス値を推定する推定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記推定手段により推定された前記合計抵抗値及び前記合計インダクタンス値と前記出力電流と前記出力電圧に基づいて前記電極の先端電圧を算出して前記インバータ回路を制御する、
ことを特徴とする溶接用電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接用電源装置において、
前記経路情報は、
溶接用電源装置に接続され前記出力電力を伝達するパワーケーブルの長さ及び太さである第１の情報と、
前記パワーケーブルの這わせ方と、溶接用電源装置と前記溶接対象との間の距離である第２の情報と、
前記パワーケーブルの這わせ方に応じて、巻き数及び巻き直径、又は折り返し数及び折り返し長さ、である第３の情報と、
を含み、
前記推定手段は、設定が必須な前記第１の情報のみが設定された場合に、前記第１の情報に応じて前記合計抵抗値と前記合計インダクタンス値を推定する、
ことを特徴とする溶接用電源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の溶接用電源装置において、
前記推定手段は、前記第１の情報と前記第２の情報が設定された場合、前記第２の情報に従って前記第３の情報に対応する値を推定し、この推定した値と前記第１の情報に基づいて前記合計抵抗値と前記合計インダクタンス値を推定する、
ことを特徴とする溶接用電源装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の溶接用電源装置において、
前記推定手段は、設定された前記第１〜第３の情報に基づいて前記合計抵抗値と前記合計インダクタンス値を推定する、
ことを特徴とする溶接用電源装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−７１１８０（Ｐ２０１３−７１１８０Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１４７２９（Ｐ２０１１−２１４７２９）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
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