焊接电源
专利汇可以提供焊接电源专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 的目的在于提供一种能可靠地判定 焊条 和 工件 接触 状态的 焊接 电源 。该焊接电源包括：为了检测焊条(4)与工件(9)接触而在输出用正端(27)和输出用负端(28)间施加高 电压 的高电压施加装置；在非焊接时一直切断位于输出用正端和输出用负端间的焊接电源内部的 电阻 元件(13)的切断装置。，下面是焊接电源专利的具体信息内容。
1．一种焊接电源，包括：输出用正端、输出用负端、设置在所 述输出用正端和所述输出用负端之间的焊接电源内部的电阻元 件、为了检测焊条和工件接触而在所述输出用正端和输出用负端间 施加高电压的高电压施加装置；其特征在于，该焊接电源还包括非 焊接时一直切断所述焊接电源内部电阻的切断装置。
2．一种焊接电源，包括：输出用正端、输出用负端、设置在所 述输出用正端和所述输出用负端之间的焊接电源内部的电阻元 件、为了检测焊条和工件接触而在所述输出用正端和输出用负端 间施加高电压的高电压施加装置、在所述输出用正端和所述输出用 负端间连接外部机器的连接装置；其特征在于，还包括：为了检 测所述焊条和所述工件接触而在所述输出用正端和所述输出用负 端间施加高电压期间，切断所述焊接电源内部的电阻元件的装置及 切断在所述外部机器的电阻元件中，与所述焊条和工件并联的电阻 元件的装置。
本发明涉及焊接电源，尤其涉及采用工业机械手的电弧焊接系 统中的焊接电源。
在采用工业机械手的电弧焊接系统中，焊条4和工件9之间施 加直流电压，利用焊条4和工件9接触时所测电压下降的现象检出 工件9的位置偏移量，或者检出焊接终了时，焊条4焊至工件9上 的状态(以下称为粘附状态)，或者检出焊枪6与工件9接触的状态 (焊枪接触状态)。为此，在采用比较器17等的比较电路上对基准电 压与上述下降电压进行比较，借助这种方法实现该检测。
以往，这种检测电路如图4所示，它如下所述实现检测：在焊 接电源内的二极管20的阴极侧的输出线(以下称为焊枪电缆21)上 施加直流正电压，利用由于焊条4和工件9间接触与否该焊枪电缆 引线的检出电压不同，把该不同的电压作为检出电压，用比较器17 等与基准电压比较判定。
焊接电源的内部电路中，在焊枪电缆21和母材电缆22间，如 图4所示的那样，连接起焊接电压检出和泄放电阻作用的电阻元件 13。在焊条4与工件9不接触的情况下，焊枪电缆21上施加直流 正电压时，通过由电阻元件13构成的环路，电流经电阻元件13流 动，由电阻14和电阻元件13分压的电压输入至比较器17的比较 输入部。
另一方面，在该状态中焊条4与工件9接触时，电阻元件13 两端成为连接状态，焊枪电缆21、母材电缆22、工件9等本身也 具有阻抗，产生电阻元件13和焊枪电缆21短路部的并联电阻元件 与电阻14分压的电压，该电压15输入至比较器17的比较输入部。 由于该输入电压的差(变化)，比较器17的输出变化。比较器17的 基准电压(门限值)可用可变电阻器16加以调节。
但，焊枪电缆21和母材电缆22的长度随使用者的使用状况而 异，工件9等表面油膜和表面处理状态又使阻抗非恒定，还存在周 围环境温度变化的影响，因而总阻抗不是固定的。又，通常电阻元 件13是100欧姆程度的阻值，易受外界的影响，故输往比较器17 的比较输入电压15也不稳定。另一方面，虽然因施加至焊枪电缆 21的直流电压而有所不同，但为了防止触电，焊条4接触至工件9 时流过的电流必须限制在数毫安范围内，必须使电阻14为数十K Ω以上的值。因此，用可变电阻16调节基准电压的范围为极狭的 范围，加上上述与总阻抗有关的各要素，检出焊条4与工件9接触 时，存在误动作的情况。
为了解决上述问题，在工件9的位置偏移量检测方法中，提出 下述方案：为了通过位于焊接电源外部的控制装置的输入信号检测 工件9的位置偏移量，仅在工件9和焊条4间加上直流电压期间， 切断连接在焊接电源的正输出端子和负输出端子间的焊接电源内 部电阻(特开平2-179361号公报)。
但是，在该方法中，每次检测工件9的位置偏移量时，都要由 接点切断电阻元件13，因而接点的寿命变短。且，必须要专用于 切断电阻元件13的信号线。
又，在附加电弧焊接传感器的焊接机械手系统的场合，由于设 置在电弧焊接传感器内的焊接电压检测用电阻连接在焊接电源的 正输出端子27和负输出端子28之间，通过电弧焊接传感器内的电 阻构成环路，在施加直流高压的时刻，即使焊条4不接触工件9， 也会产生电压下降现象而引起误动作。
本发明的目的是防止上述这种检测电路的误动作，正确且可靠 地进行接触检测电路的动作。
为了达到上述目的，本发明的焊接电源备有：输出用正端，输 出用负端，位于所述输出用正端和负端之间的焊接电源内部的电阻 元件，为了检测焊条与工件相接触而在所述输出用正端与所述输出 用负端间施加高电压的高电压施加装置，非焊接中一直切断上述焊 接电源内部电阻的装置。
又，本发明的焊接电源备有：输出用正端；输出用负端；位于 所述输出用正端和所述输出用负端之间的焊接电源内部的电阻元 件；为了检测焊条和工件接触，在所述输出用正端与所述输出用负 端之间施加高电压的高电压施加装置；把外部机器连接于所述输出 用正端和所述输出用负端之间的连接装置；还备有：为了检测所述 焊条和所述工件接触，在所述输出用正端和所述输出用负端之间施 加高电压期间，切断所述焊接电源内部的电阻元件的装置及切断所 述外部机器的电阻元件中与所述焊条及所述工件并联的电阻元件 的装置。
本发明的焊接电源利用上述结构，备有非焊接时一直切断焊接 电源内部电阻元件的装置，从而在每次为了检测焊条和工件的接触 而在输出用正端和输出用负端之间施加高电压时不必切断电阻元 件，因此，切断装置的寿命变长。
又，由于设置非焊接时一直切断焊接电源内的电阻元件的装 置，不需要用于切断电阻元件的专用信号线。
再者，在输出用正端和输出用负端之间连接外部机器时也不会 产生误动作，能检测焊条和工件之间的接触。
图1表示本发明第1实施例的焊接机械手系统构成图。
图2是本发明第1实施例的焊接电源的焊条接触检测部的电路 图。
图3是本发明第2实施例的焊接电源的焊条接触检测部的电路 图。
图4是以往的焊条接触状态检测电路的概略构成图。
图中：2是焊接电源，4是焊条，9是工件，11是焊条接触 检测电路切换用接点，12是焊条接触检测开始用接点，13是焊接 电源内部的电阻元件，15是焊条接触电压检测点，16是基准电压 设定用可变电阻，17是比较器，18是电弧焊接传感器，20是焊 接电压检测用电阻，25是机械手控制部，26是焊条接触检测部， 27是输出正端，28是输出负端，29是高电压施加装置，CRa是焊 条接触检测用继电器，CRa1是导线接触信息用接点，CRb是电阻 元件切断继电器，CRb1、CRb2、MSa是继电器接点，MS是焊条 接触检测部切换继电器。
下面，参照附图对本发明第1实施例的焊接电源作说明。
图1是表示本发明第1实施例的焊接机械手系统的构成图，图 2是本发明的第1实施例的焊接电源的焊条接触检测电路部的电路 图。
图1中，1是机械手控制装置，它由输入的设定条件设定焊接 执行程序，并检测电弧电流，进行焊接继续、异常的判定等。2是 供给焊接功率等的焊接电源，3是进行焊条4正反方向传送的焊条 馈送装置，5是焊条卷盘，6是焊枪，7是机械手主体，8是母 材，9是工件。
图2中，机械手控制部25设置在机械手控制装置1内，焊条 接触检测部26设置在焊接电源2内。焊条接触检测部26在电弧焊 接以外的所需的时刻，通过高电压施加装置29，在焊条4和母材8 间施加直流高电压，利用焊条4与工件9接触时，电压下降的现象， 检测焊条4与工件9的接触状态。
非焊接时，使焊条4的伸出长度为一定，由机械手使焊枪6移 动，通过使焊条4与工件9接触而检测工件9的位置偏移量，这种 方法是公知技术，省略其说明。
又，焊条粘附的产生如下文所述。焊接终了时，即使阻断焊条 馈送装置3的传送电机的电流，由于惯性力，焊条4仍稍向工件9 传送。尽管这样传送，由于焊接电源2的焊接输出电压已降低，电 弧变弱，在焊条4因惯性力而传送的速度比焊条4前端的熔融速度 快时，焊条4的前端接触熔穴，与工件9短路相接，发生焊条粘附。
然后，参照附图对焊条接触状态的检测作说明。图2中，非焊 接时，由于没有出现焊接开始信号，电阻元件切断继电器CRb不动 作，所以与电阻元件13串联设置的继电器接点CRb2为断开状态。 与此相反，继电器接点CRb1为闭合状态，若焊条接触检测电路切换 用接点11闭合，则成为焊条接触检测电路切换信号可控制焊条接 触检测部切换继电器MS的状态。
与此相反，如果出现焊接开始信号(即，正在焊接中)，电阻元 件切断继电器CRb动作，由此，继电器接点CRb2闭合，电阻元件 13接入电路中。又，由于继电器接点CRb1释放，成为焊条接触检 测电路切换信号不能控制焊条接触检测部切换继电器MS的状态。
如上所述，本实施例中的焊接电源，利用焊接开始信号，在平 时不焊接时，切断焊接电源内部的电阻元件。
又，在图2中，非焊接时，机械手控制部25闭合焊条检测电 路切换用接点11，输出切换信号，通过焊条接触检测部切换继电 器MS的继电器接点MSa，就如接在焊条4和母材8之间那样，把 焊条接触检测部26连接在设置在焊接电源2中的电阻元件13的两 端。再者，由于是在非焊接中，如上述已说明的，电阻元件13由 继电器接点CRb2从电路上断开。
然后，闭合机械手控制部25的焊条接触检测用接点12，经在 电路上与电阻元件13串联连接的电阻14施加直流高电压。
但，焊条接触检测开始用接点12在工件位置偏移量检测时一 直保持闭合到焊条4与工件9接触。又，焊接终了的粘附检测时或 焊枪接触检测时，所述接点12脉冲式闭合。
这里，假定焊条4和工件9处于接触状态，由于是非焊接中， 电阻元件13处于从电路上断开的状态，电阻元件13与电阻14的 焊条接触电压检测点15的电压值接近于0伏。又，若焊接导线4 与工件9为非接触状态，由于接至焊接电源正输出端27和负输出 端28间的电阻元件13断开，焊条接触电压检测点15的电压值为 电阻14的电压按原样施加的值。
如上所述，焊条4与工件9接触时，通过焊条接触检测动作， 焊条接触电压检测点15的电压降至0伏左右。把该焊条接触电压 检测点15的电压与基准电压比较，比较器17使晶体管Q1导通， 驱动焊条接触检测用继电器CRa，焊条接触信息用接点CRa1闭合， 焊条接触信息传送至机械手控制部25。
通过该焊条接触信息，机械手控制部25断开焊条接触检测电 路切换用接点11，切断切换信号，把焊条接触检测部26与电阻元 件13断开。
这里，若设焊条4不与工件9接触时，加至电阻14的电压为 24伏，由于电阻元件13从电路上断开，该基准电压也可设定为12 伏左右。即，在本实施例的电路构成的场合，仅比较判定外部阻抗 是无限大还是0Ω，与现有技术相比能进行远为正确且可靠的动 作。
实施例2
下面，对本发明的第2实施例作说明。图3是本发明第2实施 例的焊接电源的焊条接触检测部的电路图。图3中，18是电弧焊 接传感器，它通过电弧焊接机械手使焊条横摆运动，又用其它机构 使之以50HZ左右的频率旋转，检出电弧焊接时产生的焊接电流和 焊接电压的变化，以进行最佳的焊接路径控制。图3的电弧焊接传 感器18内设焊接电压检测用电阻20，该电阻20连接在焊接电源 正输出端27和负输出端28之间，电流检测器19设置于母材侧电 缆的中间。因而，电弧焊接传感器18组合在具有图3所示构成的 电弧焊接机械手系统中时，由于形成环路，在焊接电源正输出端27 和负输出端28间施加直流电压，判定焊条和工件是否接触时，有 必要也同时切断焊接电压检测用电阻20。因此，在本实施例的焊 接电源中，在非焊接时，焊接电源的正输出端27和负输出端28间 施加直流电压以检测焊条4和工件9接触时，外部的焊接电压检测 用电阻元件20也用由焊接开始信号动作的接点CRb2同时断开。
由上述说明可知，在本实施例中，由于也切断外部机器的电阻 元件，能防止产生环路，防止误动作。
再者，在本实施例中，虽然是切断连接在焊接电源的正输出端 和负输出端之间的电弧传感器18，但显然，不限于电弧传感器， 也可全部切断位于上述两端间的电阻元件。
由上述说明可知，根据本发明，通过平时非焊接时，切断位于 焊接电源的输出用正端和输出用负端间的焊接电源内部电阻元 件，切断装置的寿命变长，不需要切断电阻元件的专用信号线。
又，由于在连接在焊接电源的输出用正端和输出用负端间的外 部机器的电阻元件中，与焊条和工件并联的电阻元件也可同时切 断，因此即使在连接上述外部机器的场合，也不会产生误动作，焊 条4的接触状态可置换成外部阻抗为无穷大或0Ω二值逻辑，可忽 略焊接电缆和工件等的外部总阻抗和周围环境温度变化，可进行正 确且可靠的焊条接触状态检测。
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