説明

TIG溶接機

【課題】TIG溶接においてアークスタート時に発生する高圧高周波電圧に阻害されない手段で非溶接状態の電極と母材の短絡を検出する。
【解決手段】溶接機の起動において高周波を伴う起動と高周波を伴わない起動の2モードの起動方式を設け電極短絡の検出を行う際には高周波を伴わずに起動し、その際に電流検知されるか否かで短絡の有無を判定することにより、リレー接点等で結合、切り離しを行う短絡検出回路を設けずに電極と母材の短絡判定を行うことができる短絡検出機能を付加した自動TIG溶接システムを安価に提供できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はTIG溶接機を使用した自動溶接装置おける電極と母材との短絡状態を検出する技術に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、ロボットの普及により、MAG溶接だけでなくTIG溶接も自動化されてきている。溶接法の如何にかかわらず、溶接を自動化する際の問題点のひとつとして、電極と母材の融着検出の問題がある。
【0003】
つまり、溶接トーチはロボットなどの移動装置に固定され、母材は治具に固定されているので、溶接終了後に、溶接トーチ先端に固定されている電極と母材が融着したまま移動装置の動作を続けると、電極を保持している溶接トーチを破損してしまう恐れがある。この現象を回避するため、溶接終了後は電極と母材の融着を検出し、融着が検出された場合にはロボットなどの移動装置を停止させる必要がある。
【0004】
このような電極と母材が実際に融着しているか否かを検出する方法として、通常は電極と母材の電気的な短絡の検出をもって融着の検出を行っている。
【0005】
たとえばMAG溶接において一般的に実施されている電極と母材の短絡検出方法は、検出用電圧を分圧抵抗を介して電極と母材間に印加する方法であり、この時観測される電極と母材間の電圧が、電極と母材の短絡時と開放時とでは異なることを利用するものである。
【0006】
なおこの短絡検出回路は溶接中に発生する電極と母材の短絡現象や、アーク電圧などによる短絡検出回路の誤動作を防止するため、短絡検出動作時以外はリレー接点などで切り離しておく必要がある(例えば特許文献1参照)。
【0007】
図3は上記従来の電極短絡検出回路を含む溶接トーチ廻りの回路図を示し、図中一点鎖線内で示すものが電極短絡検出回路である。
【0008】
図3において7は溶接トーチ、8は電極、9は母材、101は溶接トーチ7を介して電極8に接続されている溶接機正極出力端子、102は母材9に接続されている溶接機負極出力端子、103は短絡検出のための電圧印加手段、104は抵抗器、105はマグネットスイッチ、106、107はマグネットスイッチ105の接点、108はマグネットスイッチ105を駆動する接点、109は短絡検出を指令する接点、110は溶接機出力端電圧と基準電圧を比較するコンパレータを示す。
【0009】
また111はコンパレータ110の比較電圧入力端子であり、短絡検出動作時には溶接機出力端子101−102間の電圧が印加される。さらに112はコンパレータ110の基準電圧入力端子であり、溶接機出力端子101と102が短絡していない状態で比較電圧入力端子111に印加される電圧より低い電圧が印加されるように設定されている。また113はコンパレータ110の出力が正となったときに動作する短絡検出リレーである。
【0010】
このような従来の電極短絡検出回路における動作について説明する。図3において短絡検出を行わない場合は短絡検出回路は接点106、107により溶接機出力端子からは切り離されている。次に短絡検出を行う場合は、接点108、109を閉じることにより切り離されていた短絡検出回路を溶接機出力端子101、102に接続するとともに短絡検出用電圧が抵抗器104を介して溶接機出力端子101−102間に印加される。
【0011】
そして溶接機出力端子101と102が短絡していない場合、比較電圧入力端子111の電圧が基準電圧入力端子112の電圧より高いためコンパレータ110の出力は負電圧となり短絡検出リレー113は動作しないが、接機出力端子101と102が短絡した状態で検出回路を接続すると短絡検出用電圧はほとんど抵抗器104にかかり、比較電圧入力端子111にはほとんど電圧が印加されない状態となる。つまり比較電圧入力端子111の電圧より基準電圧入力端子112の電圧が高くなるためコンパレータの出力が正となり短絡検出リレー113が動作するようになっている。
【特許文献1】特開平08−118018号公報(第6頁、図4)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
しかしながらTIG溶接では、ごく短い距離だけ離して位置決めされた電極と母材間に数千ボルトもの高圧高周波電圧を印加することにより、まず電極と母材間に微小電流の高周波放電を発生させこれにより溶接用の主アーク放電に誘導するアークスタート方式が用いられる。したがって従来技術の短絡検出手段をTIG溶接に適用するとアークスタート時は短絡検出回路を溶接機出力端子から接点で切り離していたとしても、電極と母材に印加された高圧高周波電圧が切り離している接点の絶縁を破壊して短絡検出回路側にも漏洩し、短絡検出回路が誤動作したり極端な場合は短絡検出回路を破壊してしまうことになる。このような理由により従来技術の短絡検出手段は容易にTIG溶接機には適用できないという課題を有していた。
【0013】
本発明は、TIG溶接特有のアークスタート時の高圧高周波に影響されない電極短絡検出手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上記課題を解決するために、本発明のTIG溶接機は、溶接を行うための溶接出力電圧を発生する溶接出力部と、前記溶接出力電圧に重畳しアークスタートを行う高圧の高周波電圧を発生する高周波出力部と、前記溶接出力電圧と前記高周波電圧とを同時に発生する起動方法と前記溶接出力電圧だけを単独に発生する起動方法の少なくとも2通りの起動方法を有する起動方法選択手段とを備えた。また本発明のTIG溶接機は、溶接出力電圧だけを単独に発生する起動方法を選択した時、溶接電流の有無により電極と母材の短絡の有無を検出する短絡検出手段をさらに備えた。また本発明のTIG溶接機は、短絡検出手段において電極と母材の短絡を検出した際に、電極短絡状態であることを外部に出力する外部出力手段をさらに備えた。
【0015】
さらに本発明のTIG溶接機は、起動方法選択手段は、溶接出力電圧と高周波電圧とを同時に発生する起動方法と溶接出力電圧だけを単独に発生する起動方法の少なくとも2通りの起動方法を有し、前記2通りの起動方法は、外部からの信号により任意に選択可能にしたものとした。
【発明の効果】
【0016】
以上のように、本発明はTIG溶接機において、出力電圧発生機能と電流検出機能とを用いることによりリレー接点等で結合、切り離しを行う短絡検出回路を設けずに電極と母材の短絡判定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図1を用いて説明する。
【0018】
(実施の形態1)
図1は本発明の実施形態を示すTIG溶接システムの構成図であって、1はTIG溶接機、2はTIG溶接機1の出力制御と外部機器との信号を授受する溶接機制御部を示す。なお溶接機制御部2には、複数備える溶接出力時の起動方法のうち1つを選択して決定する起動方法選択手段2a、電流検出部6により検出された電流検出情報を外部機器などの外部に出力する外部出力手段2bとを備えている。
【0019】
また、3は溶接のための出力を発生する溶接出力部、4はアークスタートのための高圧の高周波を発生させる高周波出力部、5は高周波出力部4で発生した高周波勢力を溶接回路に伝えるカップリングトランス部、6は溶接電流を検出する電流検出部、7はTIG溶接トーチでロボットアームの先端などの移動手段(図示せず)に取り付けられる。8はTIG溶接電極、9は母材、10はロボットなどのトーチの移動手段およびTIG溶接機1を制御するシステム制御部、10aは電極短絡判定手段を示す。なお前述の外部機器とは、特に限定するものではなく、システム制御部10であっても他の操作/表示手段であってもよい。
【0020】
以上のように構成されたTIG溶接システムについて、その動作を説明する。本実施の形態においてシステム制御部10は、溶接機制御部2に対して高周波発生を伴う起動と、高周波発生を伴わない溶接出力単独の起動を任意に指令することができ、溶接機制御部2に備えた起動方法選択手段2aにおいては、システム制御部10より指令された起動方法を選択し実行することができるようにしている。また電流検出部6において電流を検出すれば溶接機制御部2に備えた外部出力手段2bにより直ちにシステム制御部10にその旨を知らせることができるようにしている。システム制御部10内の短絡判定手段10aはシステム制御部10による起動の種類と電流検出信号の有無から電極と母材との短絡の有無を判定するようになっている。
【0021】
さらに具体的に詳細な説明を行う。まず通常の溶接においては、TIG溶接電極8が母材9との間に適当な間隙をもって位置決めされた状態でシステム制御部10が溶接機制御部2に溶接開始を指令する。その際は高周波を伴う起動を指令する。すなわちこの時溶接機制御部2は、溶接出力部3と高周波出力部4とを同時に起動しTIG溶接電極8と母材9間には高周波電圧を重畳した溶接電圧が印加されアークが発生し溶接が行なわれる。このとき短絡判定手段10aは溶接機1から電流検出信号を受け取るが高周波を伴う起動が実行されていることを認識しているために電流検出を受け取ることは正常のこととして電極短絡の判定は行わない。
【0022】
次にシステム制御部10がTIG溶接電極8と母材9とが短絡しているか否かを知りたいときはシステム制御部10は溶接機制御部2に備える起動方法選択手段2aに高周波発生を伴わない溶接電圧単独の起動を指令する。そしてこの場合は、高周波発生を伴わない溶接電圧単独の出力がTIG溶接電極8と母材9との間に印加される。このときTIG溶接電極8と母材9との間に印加される電圧は数十ボルト程度なので少しでも間隙があれば電流は流れることが無い。またTIG溶接電極8と母材9とが短絡していれば印加された溶接電圧により電流が流れ、この電流が電流検出部6により検知され外部出力手段2bからシステム制御部10にその旨が伝えられ、短絡判定手段10aは高周波を伴わない起動が実行された時に電流が流れたことをもってTIG溶接電極8と母材9とが短絡していると判定する。
【0023】
以上のように、本実施の形態によればシステム制御部10が溶接機1に対して高周波を伴わない溶接機起動を指令した後に溶接機1から電流検出信号を受信するか否かを見ることによりTIG溶接電極8と母材9の短絡判定を行うことができる。
【0024】
(実施の形態2)
本実施形態における機器の構成は図2で表され、システム制御部10内の短絡判定手段10aに替えて溶接機制御部2内に短絡判定手段2cを備えているところが実施形態1とは異なっている。また、その他の実施の形態1と同じ構成品については同じ符号を付与して重複する説明を省略する。
【0025】
本実施の形態ではシステム制御部10は溶接機制御部2に備えた起動方法選択手段2aに対して溶接起動指令と短絡検出指令とを必要に応じて任意に送信することができる。そして溶接起動指令を受けた場合、溶接機制御部2の起動方法選択手段2aは、高周波出力部4と溶接出力部3を起動するとともに短絡判定手段2cに通常の溶接起動であることを通知する。溶接電極8には高周波電圧と溶接電圧が印加されるので母材9との間にアークが発生し通常に溶接が行われる。このとき電流検出部6は電流を検出し短絡判定手段2cに通知するが短絡判定手段2cは通常の溶接起動であることをすでに通知されているので電流検出通知を受けても電極短絡とは判定しない。つぎに短絡検出指令を受けた場合は、溶接機制御部2は溶接機出力部3だけを起動し、短絡判定手段2cに短絡検出動作であることを通知する。短絡判定手段2cは電流検出部6からの電流検出通知が無ければ電極8と母材9が短絡していないことを、電流検出通知を受ければ電極8と母材9が短絡していることを溶接機制御部2に備えた外部出力手段2bを介してシステム制御部10に通知する。
【0026】
つまり本実施形態ではシステム制御部10はTIG溶接機1に対して電極と母材間の状態問い合わせを行い、TIG溶接機1が状態を確認し、判定結果をシステム制御部10に回答する制御構成となっている。
【産業上の利用可能性】
【0027】
本発明の電極と母材の短絡を検出する手段は、特別な短絡検出回路を設けることなく実施するため、短絡検出機能を付加した自動TIG溶接システムを安価に提供でき、産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の実施の形態1におけるTIG溶接装置の構成を示す図
【図2】本発明の実施の形態2におけるTIG溶接装置の構成を示す図
【図3】従来の電極短絡検出手段の短絡検出回路を示す図
【符号の説明】
【0029】
2a 起動方法選択手段
2b 外部出力手段
2c 10a 短絡判定手段
3 溶接出力部
4 高周波出力部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶接を行うための溶接出力電圧を発生する溶接出力部と、前記溶接出力電圧に重畳しアークスタートを行う高圧の高周波電圧を発生する高周波出力部と、前記溶接出力電圧と前記高周波電圧とを同時に発生する起動方法と前記溶接出力電圧だけを単独に発生する起動方法の少なくとも2通りの起動方法を有する起動方法選択手段とを備えたTIG溶接機。
【請求項2】
溶接出力電圧だけを単独に発生する起動方法を選択した時、溶接電流の有無により電極と母材の短絡の有無を検出する短絡検出手段をさらに備えた請求項1記載のTIG溶接機。
【請求項3】
短絡検出手段において電極と母材の短絡を検出した際に、電極短絡状態であることを外部に出力する外部出力手段をさらに備えたTIG溶接機。
【請求項4】
起動方法選択手段は、溶接出力電圧と高周波電圧とを同時に発生する起動方法と溶接出力電圧だけを単独に発生する起動方法の少なくとも2通りの起動方法を有し、前記2通りの起動方法は、外部からの信号により任意に選択可能にした請求項1から3のいずれかに記載のTIG溶接機。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2006−55886(P2006−55886A)
【公開日】平成18年3月2日(2006.3.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−240482(P2004−240482)
【出願日】平成16年8月20日(2004.8.20)
【出願人】(000005821)松下電器産業株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】