特開 2024-147853 複数の溶接電源による溶接方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024147853

(43)【公開日】2024-10-17

(54)【発明の名称】複数の溶接電源による溶接方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/10 20060101AFI20241009BHJP

   B23K 9/173 20060101ALI20241009BHJP

   B23K 9/095 20060101ALI20241009BHJP

【ＦＩ】

B23K9/10 Z

B23K9/173 E

B23K9/095 501A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023060525

(22)【出願日】2023-04-04

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(72)【発明者】

【氏名】浅山 智也

(72)【発明者】

【氏名】中俣 利昭

【テーマコード（参考）】

4E001

4E082

【Ｆターム（参考）】

4E001AA03

4E082AA01

4E082AA15

(57)【要約】

【課題】複数の溶接電源による溶接において、溶接電圧の検出信号に共通通電路の抵抗値による共通通電路電圧が重畳しても、出力制御を安定化すること。
【解決手段】複数の溶接電源ＰＳ１、ＰＳ２によって共通のワーク２に各々アーク３１、３２を発生させて溶接し、各溶接電源ＰＳ１、ＰＳ２は溶接電圧の検出信号Ｖｄ１、Ｖｄ２を入力として出力を制御する複数の溶接電源による溶接方法において、溶接電圧の検出信号Ｖｄ１、Ｖｄ２には、合算溶接電流Ｉｇが通電する共通通電路の抵抗値Ｒによって発生する共通通電路電圧値Ｖｒｃを含んでおり、溶接電圧の検出信号Ｖｄ１、Ｖｄ２から共通通電路電圧値Ｖｒｃを減算した溶接電圧補正信号Ｖｃ１、Ｖｃ２によって出力の制御を行う。合算溶接電流Ｉｇを算出し、共通通電路電圧値Ｖｒｃを、合算溶接電流Ｉｇの値に抵抗値Ｒを乗算して算出する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の溶接電源によって共通のワークに各々アークを発生させて溶接し、
前記各溶接電源は溶接電圧の検出信号を入力として出力を制御する複数の溶接電源による溶接方法において、
前記溶接電圧の検出信号には、合算溶接電流が通電する共通通電路の抵抗値によって発生する共通通電路電圧値を含んでおり、
前記溶接電圧の検出信号から前記共通通電路電圧値を減算した溶接電圧補正信号によって前記出力の制御を行う、
ことを特徴とする複数の溶接電源による溶接方法。

【請求項2】

前記合算溶接電流を算出し、
前記共通通電路電圧値を、前記合算溶接電流の値に前記抵抗値を乗算して算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の複数の溶接電源による溶接方法。

【請求項3】

前記共通通電路電圧値を、前記合算溶接電流の設定信号の値に前記抵抗値を乗算して算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の複数の溶接電源による溶接方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の溶接電源による溶接方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

複数の溶接個所を有するワークに対して、複数の溶接電源を使用して同時に溶接を行うことがある。以下、このような場合における溶接方法について図面を参照して説明する。

【0003】

図３は、２台の溶接電源を使用して１つのワークの２つの溶接個所を同時に溶接するための溶接装置の構成図である。２台の溶接電源は溶接電圧の検出信号を入力として出力を制御している。以下、同図を参照して各構成物について説明する。

【0004】

第１溶接電流設定回路ＩＲ１は、予め定めた第１溶接電流設定信号Ｉr1を出力する。第１溶接電源ＰＳ１は、上記の第１溶接電流設定信号Ｉr1及び後述する第１溶接電圧検出信号Ｖd1を入力として、第１溶接電圧検出信号Ｖd1に基づいて出力を制御して第１溶接電圧Ｖw1及び第１溶接電流Ｉw1を出力すると共に、第１溶接電流設定信号Ｉr1に対応した送給速度で第１溶接ワイヤ１１を送給するための第１送給制御信号Ｆc1を第１送給機ＦＤ１に出力する。第１送給機ＦＤ１は、この第１送給制御信号Ｆc1を入力として、第１溶接ワイヤ１１を第１溶接トーチ４１内を通って送給する。第１溶接ワイヤ１１とワーク２との間には第１アーク３１が発生して溶接が行われる。第１溶接トーチ４１は、ロボット（図示は省略）に把持されている。ワーク２は治具５に設置されている。

【0005】

第１溶接電源ＰＳ１のプラス端子と第１溶接トーチ４１とは、ケーブルを介して接続されている。また、第１溶接電源ＰＳ１のマイナス端子と治具５とは、ケーブルを介して接続されている。第１溶接電圧Ｖw1は、第１溶接トーチ４１とワーク２の表面との間に印加される電圧である。第１溶接トーチ４１に検出線を接続することは容易であるが、ワーク２の表面に検出線を接続することは難しいために、治具５に接続することになる。このために、第１溶接電圧検出回路ＶＤ１は、第１溶接トーチ４１と治具５との間の電圧を検出して、第１溶接電圧検出信号Ｖd1を出力する。この第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、第１溶接電源ＰＳ１に入力されて出力が制御される。

【0006】

第２溶接電流設定回路ＩＲ２は、予め定めた第２溶接電流設定信号Ｉr2を出力する。第２溶接電源ＰＳ２は、上記の第２溶接電流設定信号Ｉr2及び後述する第２溶接電圧検出信号Ｖd2を入力として、第２溶接電圧検出信号Ｖd2に基づいて出力を制御して第２溶接電圧Ｖw2及び第２溶接電流Ｉw2を出力すると共に、第２溶接電流設定信号Ｉr2に対応した送給速度で第２溶接ワイヤ１２を送給するための第２送給制御信号Ｆc2を第２送給機ＦＤ２に出力する。第２送給機ＦＤ２は、この第２送給制御信号Ｆc2を入力として、第２溶接ワイヤ１２を第２溶接トーチ４２内を通って送給する。第２溶接ワイヤ１２とワーク２との間には第２アーク３２が発生して溶接が行われる。第２溶接トーチ４２は、ロボット（図示は省略）に把持されている。

【0007】

第２溶接電源ＰＳ２のプラス端子と第２溶接トーチ４２とは、ケーブルを介して接続されている。また、第２溶接電源ＰＳ２のマイナス端子と治具５とは、ケーブルを介して接続されている。第２溶接電圧Ｖw2は、第２溶接トーチ４２とワーク２の表面との間に印加される電圧である。第２溶接トーチ４２に検出線を接続することは容易であるが、ワーク２の表面に検出線を接続することは難しいために、治具５に接続することになる。このために、第２溶接電圧検出回路ＶＤ２は、第２溶接トーチ４２と治具５との間の電圧を検出して、第２溶接電圧検出信号Ｖd2を出力する。この第２溶接電圧検出信号Ｖd2は、第２溶接電源ＰＳ２に入力されて出力が制御される。

【0008】

第１溶接電流Ｉw1は、第１溶接電源ＰＳ１のプラス端子→第１溶接トーチ４１→第１溶接ワイヤ１１→ワーク２→治具５→第１溶接電源ＰＳ１のマイナス端子経路で通電する。第２溶接電流Ｉw2は、第２溶接電源ＰＳ２のプラス端子→第２溶接トーチ４２→第２溶接ワイヤ１２→ワーク２→治具５→第２溶接電源ＰＳ２のマイナス端子経路で通電する。したがって、ワーク２及び治具５中を第１溶接電流Ｉw1及び第２溶接電流Ｉw2が通電する。これら第１溶接電流Ｉw1と第２溶接電流Ｉw2を合算した電流を、以下合算溶接電流Ｉｇと呼ぶことにする。そして、この合算溶接電流Ｉｇが通電するワーク２及び治具５を共通通電路と呼ぶことにする。

【0009】

共通通電路は、抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌを有している。インダクタンス値Ｌが小さい場合及び合算溶接電流Ｉｇの変化が緩やかである場合には、インダクタンス値Ｌに発生する電圧値は無視することができる。これに対して、抵抗値Ｒが大きい場合及び合算溶接電流Ｉｇが大電流値である場合には、抵抗値Ｒに発生する電圧は無視することができない。この抵抗値Ｒに発生する電圧を考慮すると、上記の第１溶接電圧検出信号Ｖd1及び第２溶接電圧検出信号Ｖd2は、下式のように表すことができる。
Ｖd1＝Ｖw1＋Ｒ・Ｉｇ
Ｖd2＝Ｖw2＋Ｒ・Ｉｇ
したがって、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、第１溶接電圧Ｖw1に合算溶接電流Ｉｇの通電によって共通通電路の抵抗値Ｒに発生する共通通電路電圧が重畳した値となる。第２溶接電圧検出信号Ｖd2についても同様である。

【0010】

第１溶接電源ＰＳ１において、第１溶接電圧検出信号Ｖd1に基づいて出力制御を行うと、合算溶接電流Ｉｇの通電によって共通通電路の抵抗値Ｒに発生する共通通電路電圧Ｒ・Ｉｇが第１溶接電圧Ｖw1にノイズとして重畳することになり、溶接状態の安定性が低下することになる。第２溶接電源ＰＳ２についても同様である。

【0011】

特許文献１の発明では、複数の溶接電源によって共通のワークに各々アークを発生させて溶接する場合において、共通通電路のインダクタンス値によって発生する電圧の影響を抑制する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特許第６１５４６７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

しかし、従来技術では、複数の溶接電源によって共通のワークに各々アークを発生させて溶接する場合において、共通通電路の抵抗値Ｒに発生する共通通電路電圧がノイズとして重畳し、出力制御が不安定になり溶接状態の安定性が低下する問題を解決することができない。

【0014】

そこで、本発明では、溶接電圧の検出信号に共通通電路の抵抗値Ｒによる共通通電路電圧が重畳しても、出力制御を安定化して、良好な溶接状態を維持することができる複数の溶接電源による溶接方法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】

【0015】

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
複数の溶接電源によって共通のワークに各々アークを発生させて溶接し、
前記各溶接電源は溶接電圧の検出信号を入力として出力を制御する複数の溶接電源による溶接方法において、
前記溶接電圧の検出信号には、合算溶接電流が通電する共通通電路の抵抗値によって発生する共通通電路電圧値を含んでおり、
前記溶接電圧の検出信号から前記共通通電路電圧値を減算した溶接電圧補正信号によって前記出力の制御を行う、
ことを特徴とする複数の溶接電源による溶接方法である。

【0016】

請求項２の発明は、
前記合算溶接電流を算出し、
前記共通通電路電圧値を、前記合算溶接電流の値に前記抵抗値を乗算して算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の複数の溶接電源による溶接方法である。

【0017】

請求項３の発明は、
前記共通通電路電圧値を、前記合算溶接電流の設定信号の値に前記抵抗値を乗算して算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の複数の溶接電源による溶接方法である。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係る複数の溶接電源による溶接方法によれば、溶接電圧の検出信号に共通通電路の抵抗値Ｒによる共通通電路電圧が重畳しても、出力制御を安定化して、良好な溶接状態を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施の形態１に係る複数の溶接電源による溶接方法を実施するための溶接装置の構成図である。

【図2】本発明の実施の形態２に係る複数の溶接電源による溶接方法を実施するための溶接装置の構成図である。

【図3】２台の溶接電源を使用して１つのワークの２つの溶接個所を同時に溶接するための溶接装置の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

【0021】

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る複数の溶接電源による溶接方法を実施するための溶接装置の構成図である。同図は、上述した図３と同様に、２台の溶接電源を使用して１つのワークの２つの溶接個所を同時に溶接する場合である。同図において、図３と同一の構成物については同一の符号を付して、それらの説明は繰り返さない。以下、同図を参照して、図３とは異なる構成物について説明する。

【0022】

第１溶接電流検出回路ＩＤ１は、第１溶接電流Ｉw1を検出して第１溶接電流検出信号Ｉd1を出力する。第２溶接電流検出回路ＩＤ２は、第２溶接電流Ｉw2を検出して第２溶接電流検出信号Ｉd2を出力する。

【0023】

共通通電路抵抗値設定回路ＲＲは、予め測定した共通通電路の抵抗値Ｒを共通通電路抵抗値設定信号Ｒｒとして出力する。共通通電路の抵抗値Ｒは、例えば第１溶接電源ＰＳ１の第１溶接トーチ４１の給電チップ（図示は省略）とワーク２とを短絡させた状態で通電し、Ｒ＝Ｖd1／Ｉd1の演算によって測定することができる。

【0024】

共通通電路電圧算出回路ＶＲＣは、上記の第１溶接電流検出信号Ｉd1、上記の第２溶接電流検出信号Ｉd2及び上記の共通通電路抵抗値設定信号Ｒｒを入力として、以下の処理を行い共通通電路電圧算出信号Ｖrcを出力する。
１）第１溶接電流検出信号Ｉd1と第２溶接電流検出信号Ｉd2とを加算して合算溶接電流Ｉｇ＝Ｉd1＋Ｉd2を算出する。
２）共通通電路抵抗値設定信号Ｒｒと合算溶接電流Ｉｇとを乗算して共通通電路電圧算出信号Ｖrc＝Ｒｒ・Ｉｇを算出する。

【0025】

第１溶接電圧補正回路ＶＣ１は、上記の第１溶接電圧検出信号Ｖd1及び上記の共通通電路電圧算出信号Ｖrcを入力として、第１溶接電圧検出信号Ｖd1から共通通電路電圧算出信号Ｖrcの値を減算して第１溶接電圧補正信号Ｖc1＝Ｖd1－Ｖrcを出力する。第１溶接電源ＰＳ１は、上記の第１溶接電圧補正信号Ｖc1を入力として、出力制御を行い、第１溶接電圧Ｖw1及び第１溶接電流Ｉw1を出力する。第１溶接電源ＰＳ１はインバータ制御溶接電源であり、第１溶接電圧補正信号Ｖc1の値と予め定めた第１溶接電圧設定値とが等しくなるようにインバータ回路がＰＷＭ制御されて出力が制御される。第１溶接電圧補正信号Ｖc1は、共通通電路電圧を除去した第１溶接電圧Ｖw1の値となるので、出力制御が安定になり、溶接状態が良好になる。

【0026】

第２溶接電圧補正回路ＶＣ２は、上記の第２溶接電圧検出信号Ｖd2及び上記の共通通電路電圧算出信号Ｖrcを入力として、第２溶接電圧検出信号Ｖd2から共通通電路電圧算出信号Ｖrcの値を減算して第２溶接電圧補正信号Ｖc2＝Ｖd2－Ｖrcを出力する。第２溶接電源ＰＳ２は、上記の第２溶接電圧補正信号Ｖc2を入力として、出力制御を行い、第２溶接電圧Ｖw2及び第２溶接電流Ｉw2を出力する。第２溶接電源ＰＳ２はインバータ制御溶接電源であり、第２溶接電圧補正信号Ｖc2の値と予め定めた第２溶接電圧設定値とが等しくなるようにインバータ回路がＰＷＭ制御されて出力が制御される。第２溶接電圧補正信号Ｖc2は、共通通電路電圧を除去した第２溶接電圧Ｖw2の値となるので、出力制御が安定になり、溶接状態が良好になる。

【0027】

以下、実施の形態１の作用効果について説明する。実施の形態１によれば、溶接電圧の検出信号から共通通電路電圧値を減算した溶接電圧補正信号によって出力の制御を行う。共通通電路電圧値を、合算溶接電流の値に共通通電路の抵抗値を乗算して算出する。これにより、実施の形態１では、ノイズとなる共通通電路電圧値を除去した溶接電圧補正信号に基づいて溶接電源の出力制御が行われるので、出力制御が安定化し、溶接状態が良好になる。

【0028】

［実施の形態２］
実施の形態２では、共通通電路電圧値を、合算溶接電流の算出信号に代えて設定信号の値に前記抵抗値を乗算して算出するものである。

【0029】

図２は、本発明の実施の形態２に係る複数の溶接電源による溶接方法を実施するための溶接装置の構成図である。同図は、上述した図３及び図１と同様に、２台の溶接電源を使用して１つのワークの２つの溶接個所を同時に溶接する場合である。同図において、図３及び図１と同一の構成物については同一の符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図は、図１の第１溶接電流検出信号ＩＤ１及び第２溶接電流検出信号ＩＤ２を削除し、共通通電路電圧算出回路ＶＲＣの処理を以下の説明のように修正したものである。以下、同図を参照して、修正された共通通電路電圧算出回路ＶＲＣの動作について説明する。

【0030】

修正された共通通電路電圧算出回路ＶＲＣは、上記の第１溶接電流設定信号Ｉr1、上記の第２溶接電流設定信号Ｉr2及び上記の共通通電路抵抗値設定信号Ｒｒを入力として、以下の処理を行い共通通電路電圧算出信号Ｖrcを出力する。
１）第１溶接電流設定信号Ｉr1と第２溶接電流設定信号Ｉr2とを加算して合算溶接電流Ｉｇ＝Ｉr1＋Ｉr2を算出する。
２）共通通電路抵抗値設定信号Ｒｒと合算溶接電流Ｉｇとを乗算して共通通電路電圧算出信号Ｖrc＝Ｒｒ・Ｉｇを算出する。

【0031】

以下、実施の形態２の作用効果について説明する。実施の形態２によれば、溶接電圧の検出信号から共通通電路電圧値を減算した溶接電圧補正信号によって出力の制御を行う。共通通電路電圧値を、合算溶接電流の設定信号の値に共通通電路の抵抗値を乗算して算出する。これにより、実施の形態２では、ノイズとなる共通通電路電圧値を除去した溶接電圧補正信号に基づいて溶接電源の出力制御が行われるので、出力制御が安定化し、溶接状態が良好になる。実施の形態２では、合算溶接電流を算出するための溶接電流の検出回路が不要となるので、実施の形態１よりも構成が簡易となる利点もある。

【符号の説明】

【0032】

１１ 第１溶接ワイヤ
１２ 第２溶接ワイヤ
2 ワーク
３１ 第１アーク
３２ 第２アーク
４１ 第１溶接トーチ
４２ 第２溶接トーチ
５ 治具
Ｆc1 第１送給制御信号
Ｆc2 第２送給制御信号
ＦＤ１ 第１送給機
ＦＤ２ 第２送給機
ＩＤ１ 第１溶接電流検出回路
Ｉd1 第１溶接電流検出信号
ＩＤ２ 第２溶接電流検出回路
Ｉd2 第２溶接電流検出信号
Ｉｇ 合算溶接電流
ＩＲ１ 第１溶接電流設定回路
Ｉr1 第１溶接電流設定信号
ＩＲ２ 第２溶接電流設定回路
Ｉr2 第２溶接電流設定信号
Ｉw1 第１溶接電流
Ｉw2 第２溶接電流
Ｌ 共通通電路のインダクタンス
Ｒ 共通通電路の抵抗値
ＲＲ 共通通電路抵抗値設定回路
Ｒｒ 共通通電路抵抗値設定信号
ＶＣ１ 第１溶接電圧補正回路
Ｖc1 第１溶接電圧補正信号
ＶＣ２ 第２溶接電圧補正回路
Ｖc2 第２溶接電圧補正信号
ＶＤ１ 第１溶接電圧検出回路
Ｖｄ1 第１溶接電圧検出信号
ＶＤ２ 第２溶接電圧検出回路
Ｖｄ2 第２溶接電圧検出信号
ＶＲＣ 共通通電路電圧算出回路
Ｖrc 共通通電路電圧算出信号
Ｖw1 第１溶接電圧
Ｖw2 第２溶接電圧

【図1】

【図2】

【図3】