JP2001246469A - パルスアーク溶接装置 - Google Patents
パルスアーク溶接装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】アーク電力を一定にし溶接品質がバラツクこと
を防止するパルスアーク溶接装置を提供する。 【解決手段】定電流出力制御を行う高周波パルスアーク
溶接電源と溶接トーチを有する高周波パルスアーク溶接
装置において、１周期当たりの平均アーク電力を検出
し、検出したアーク電力が基準値と等しくなるようにア
ーク長を変化させ、アーク電力の制御を行うパルスアー
ク溶接装置。
を防止するパルスアーク溶接装置を提供する。 【解決手段】定電流出力制御を行う高周波パルスアーク
溶接電源と溶接トーチを有する高周波パルスアーク溶接
装置において、１周期当たりの平均アーク電力を検出
し、検出したアーク電力が基準値と等しくなるようにア
ーク長を変化させ、アーク電力の制御を行うパルスアー
ク溶接装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は新規なパルスアーク
溶接装置に係わり、特に非消耗電極を用いて行うＴＩＧ
溶接に好適な高周波パルスアーク溶接装置に関する。本
溶接装置は原子炉，船舶等の水中での溶接に好適なもの
である。
溶接装置に係わり、特に非消耗電極を用いて行うＴＩＧ
溶接に好適な高周波パルスアーク溶接装置に関する。本
溶接装置は原子炉，船舶等の水中での溶接に好適なもの
である。
【０００２】
【従来の技術】直流のアーク溶接は、アーク電圧とアー
ク長がある一定の関係があるため、検出されるアーク電
圧が所定の値に維持されるようにトーチのアーク電極を
移動してアーク長（アーク電極と溶接部材との間隔）を
調整するように間隔調整手段のサーボモータ等を制御し
ていた。また、パルスアーク溶接においては、パルス電
流とベース電流を併せてアーク電極に供給するとともに
時間的に変化するパルスアーク電圧を併せて平均化した
アーク電圧の平均値に基づいてアーク長の間隔調整手段
を制御していた。
ク長がある一定の関係があるため、検出されるアーク電
圧が所定の値に維持されるようにトーチのアーク電極を
移動してアーク長（アーク電極と溶接部材との間隔）を
調整するように間隔調整手段のサーボモータ等を制御し
ていた。また、パルスアーク溶接においては、パルス電
流とベース電流を併せてアーク電極に供給するとともに
時間的に変化するパルスアーク電圧を併せて平均化した
アーク電圧の平均値に基づいてアーク長の間隔調整手段
を制御していた。
【０００３】パルスアーク溶接法としては、低周波領域
（１〜２０ヘルツ），中間周波領域（２０〜１０００ヘ
ルツ），高周波領域（１〜２５キロヘルツ）の周波数領
域を用いるものがある。低周波領域および中間周波領域
のものにあっては、１周期にパルス電流がゼロとなるＯ
ＦＦ区間を設けると、アークが消滅して安定性が悪くな
るのを抑えるために比較的大きなベース電流を流さなけ
ればならなかった。
（１〜２０ヘルツ），中間周波領域（２０〜１０００ヘ
ルツ），高周波領域（１〜２５キロヘルツ）の周波数領
域を用いるものがある。低周波領域および中間周波領域
のものにあっては、１周期にパルス電流がゼロとなるＯ
ＦＦ区間を設けると、アークが消滅して安定性が悪くな
るのを抑えるために比較的大きなベース電流を流さなけ
ればならなかった。
【０００４】高周波領域では周期が短いため、比較的小
さなベース電流でアークを持続させることができる。
さなベース電流でアークを持続させることができる。
【０００５】また高周波パルスアーク溶接は、ベース電
流を小さく設定することによりトータルの溶接電流をそ
れほど増加することなく、高ピーク値のパルス電流が得
られる。この高ピーク値の電流を流すことによって、電
磁ピンチ力が強まってアークの指向性が高められ、狂い
なく正確な位置の溶接ができるので、狭い開先（狭い
溝）の溶接に好適である。
流を小さく設定することによりトータルの溶接電流をそ
れほど増加することなく、高ピーク値のパルス電流が得
られる。この高ピーク値の電流を流すことによって、電
磁ピンチ力が強まってアークの指向性が高められ、狂い
なく正確な位置の溶接ができるので、狭い開先（狭い
溝）の溶接に好適である。
【０００６】高周波パルスアーク溶接装置としては、特
開平11−28568 号公報に示すように、ＩＧＢＴを複数備
えているものがある。さらに、特開昭49−115957号公
報，特開平1−293976 号公報がある。
開平11−28568 号公報に示すように、ＩＧＢＴを複数備
えているものがある。さらに、特開昭49−115957号公
報，特開平1−293976 号公報がある。
【０００７】このような高周波パルスアーク溶接装置の
アーク長制御はパルスアーク電圧が時間的に変化するの
で、１周期の平均化処理により求めたパルスアーク電圧
の平均値を基にして制御するようにしている。
アーク長制御はパルスアーク電圧が時間的に変化するの
で、１周期の平均化処理により求めたパルスアーク電圧
の平均値を基にして制御するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の高周波
パルス溶接装置のアーク長領域は、次のような問題があ
った。
パルス溶接装置のアーク長領域は、次のような問題があ
った。
【０００９】（１）周波数が１〜２５キロヘルツの高い
電流ピーク値を有するパルス電流と小さな電流値のベー
ス電流で溶接をする高周波パルス溶接装置のアーク長制
御は、パルス周期（ＯＮ区間とＯＦＦ区間のトータル時
間）のパルスアーク電圧平均値に基づいて行っていた。
電流ピーク値を有するパルス電流と小さな電流値のベー
ス電流で溶接をする高周波パルス溶接装置のアーク長制
御は、パルス周期（ＯＮ区間とＯＦＦ区間のトータル時
間）のパルスアーク電圧平均値に基づいて行っていた。
【００１０】しかし、パルスアーク電圧の平均値は、Ｏ
ＦＦ区間を含むパルス１周期の平均値であるので、小さ
な値になる。この小さな値を示すパルスアーク電圧の平
均値とアーク長との関係を見ると、アーク長の変化量に
対するパルスアーク電圧平均値の変化量の割合（アーク
電圧感度）が小さい。このようなアーク電圧感度が低い
パルスアーク電圧の平均値でアーク長を調整するトーチ
駆動部の制御は応答性が鈍く、制御性が良くない。
ＦＦ区間を含むパルス１周期の平均値であるので、小さ
な値になる。この小さな値を示すパルスアーク電圧の平
均値とアーク長との関係を見ると、アーク長の変化量に
対するパルスアーク電圧平均値の変化量の割合（アーク
電圧感度）が小さい。このようなアーク電圧感度が低い
パルスアーク電圧の平均値でアーク長を調整するトーチ
駆動部の制御は応答性が鈍く、制御性が良くない。
【００１１】（２）従来の高周波アーク溶接装置におい
ては、アーク平均電圧やアーク実効電圧が一定でもアー
ク電力が変動する傾向があり、溶接品質にバラツキが生
じた。
ては、アーク平均電圧やアーク実効電圧が一定でもアー
ク電力が変動する傾向があり、溶接品質にバラツキが生
じた。
【００１２】本発明は、アーク長を調整するトーチ駆動
部の制御性が良好なパルスアーク溶接装置を提供するこ
とを目的とする。
部の制御性が良好なパルスアーク溶接装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】発明者らは、上記の原因
を検討した結果、平均アーク電力Ｗａは（数１）で表さ
れ、定電流出力制御を行う高周波アーク溶接電源を使用
しアーク電圧を一定としても、ピーク電流の変動に伴い
周波数ないしパルス幅が変化すると、力率が変化しアー
ク電力が変化することが原因と判断された。又、溶接品
質は、アーク電力を一定にすることにより、保持できる
ことが判った。
を検討した結果、平均アーク電力Ｗａは（数１）で表さ
れ、定電流出力制御を行う高周波アーク溶接電源を使用
しアーク電圧を一定としても、ピーク電流の変動に伴い
周波数ないしパルス幅が変化すると、力率が変化しアー
ク電力が変化することが原因と判断された。又、溶接品
質は、アーク電力を一定にすることにより、保持できる
ことが判った。
【００１４】
【数１】 Ｗａ＝ｋ．Ｖｒｍｓ×Ｉｒｍｓ （数１） ここで、ｋは力率、Ｖｒｍｓは実効電圧、Ｉｒｍｓは実
効電流である。
効電流である。
【００１５】以上の知見をもとに、本発明においては、
定電流出力制御を行う高周波アーク溶接電源と溶接トー
チを有する高周波アーク溶接装置において、１周期当た
りの平均アーク電力を検出し、検出したアーク電力が基
準値と等しくなるようにアーク長を変化させ、アーク電
力の制御を行うようにしたものである。
定電流出力制御を行う高周波アーク溶接電源と溶接トー
チを有する高周波アーク溶接装置において、１周期当た
りの平均アーク電力を検出し、検出したアーク電力が基
準値と等しくなるようにアーク長を変化させ、アーク電
力の制御を行うようにしたものである。
【００１６】本発明は、溶接トーチに定電流を供給する
パルスアーク溶接電源と、前記溶接トーチと母材との間
隔であるアーク長を調整する間隔調整手段と、パルスア
ーク電力算出部とを備えたパルスアーク溶接装置であっ
て、１周期当たりの平均アーク電力の平均値を前記電力
算出部により求め、該求められた平均値をアーク電力基
準値と等しくなるように前記アーク長を変化させ、アー
ク電力の制御を行うことを特徴とするパルスアーク溶接
装置にある。
パルスアーク溶接電源と、前記溶接トーチと母材との間
隔であるアーク長を調整する間隔調整手段と、パルスア
ーク電力算出部とを備えたパルスアーク溶接装置であっ
て、１周期当たりの平均アーク電力の平均値を前記電力
算出部により求め、該求められた平均値をアーク電力基
準値と等しくなるように前記アーク長を変化させ、アー
ク電力の制御を行うことを特徴とするパルスアーク溶接
装置にある。
【００１７】更に、本発明は、水中でのアークによる熱
源によって溶接を行う際に、その溶接部を局部的に非酸
化性ガスでシールドするシールド手段を備えたものであ
り、シールド手段が熱源近傍での加熱に対して耐熱性を
有する繊維の織物からなり、前記被加工材の形状に追随
して伸縮自在な可撓性の構造を有するようにしたもので
ある。
源によって溶接を行う際に、その溶接部を局部的に非酸
化性ガスでシールドするシールド手段を備えたものであ
り、シールド手段が熱源近傍での加熱に対して耐熱性を
有する繊維の織物からなり、前記被加工材の形状に追随
して伸縮自在な可撓性の構造を有するようにしたもので
ある。
【００１８】本発明によるシールド手段によれば、耐熱
性を有する繊維の織物によって構成されるので、被加工
材の平均形状に追随して容易に伸縮自在な変形が生じる
ため被加工材とシールド手段との間の隙間が均等に形成
され、そのためシールドガスの流れが全周にわたって均
等になり、品質の高い良好な溶接等の加工が得られる。
更に、前述の隙間が均等であるためシールドガス使用量
も少なくできる。また、これらの効果はシールド手段と
して耐熱性の繊維を用いているので、熱源に接近させて
形成できるので、よりコンパクトな構造にでき、一層高
められる。
性を有する繊維の織物によって構成されるので、被加工
材の平均形状に追随して容易に伸縮自在な変形が生じる
ため被加工材とシールド手段との間の隙間が均等に形成
され、そのためシールドガスの流れが全周にわたって均
等になり、品質の高い良好な溶接等の加工が得られる。
更に、前述の隙間が均等であるためシールドガス使用量
も少なくできる。また、これらの効果はシールド手段と
して耐熱性の繊維を用いているので、熱源に接近させて
形成できるので、よりコンパクトな構造にでき、一層高
められる。
【００１９】
【発明の実施の形態】（実施例１）図１は、本発明の高
周波アーク溶接装置の構成図である。パルス電流検出部
１７の信号に基づき定電流パルスを発生させる高周波ア
ーク溶接電源１と、一対のパルス電流電送ケーブル１
８，１９と、電極２を保持し電極２とパルス電流電送ケ
ーブル１８を接続すると共に母材５と電極２間に形成し
たアーク６周辺にシールドガス７を導く溶接トーチ３
と、トーチ駆動部４と、アーク電圧検出部８と、アーク
電力算出部９と、アーク電力比較部１０から成る。上記
パルス溶接電源１の定電流制御は、基準平均電流を設定
し平均電流が一定になるよう制御してもよいし、基準実
効電流を設定し実効電流が一定になるよう制御しても良
い。電流の制御は、ピーク電流（例えば、５００Ａ）を
ほぼ一定とし、所定のパルス幅（３０〜１００μｓ）に
対して周波数を変化させる方法（ＦＭ制御）、あるい
は、所定の周波数（５〜１５ｋＨｚ）に対してパルス幅
を変化させる方法（ＰＷＭ制御）を用いる。又、平均ア
ーク電力Ｗａは、瞬時電圧をＶ，瞬時電流をＩとする
と、（数２）から求めることができる。
周波アーク溶接装置の構成図である。パルス電流検出部
１７の信号に基づき定電流パルスを発生させる高周波ア
ーク溶接電源１と、一対のパルス電流電送ケーブル１
８，１９と、電極２を保持し電極２とパルス電流電送ケ
ーブル１８を接続すると共に母材５と電極２間に形成し
たアーク６周辺にシールドガス７を導く溶接トーチ３
と、トーチ駆動部４と、アーク電圧検出部８と、アーク
電力算出部９と、アーク電力比較部１０から成る。上記
パルス溶接電源１の定電流制御は、基準平均電流を設定
し平均電流が一定になるよう制御してもよいし、基準実
効電流を設定し実効電流が一定になるよう制御しても良
い。電流の制御は、ピーク電流（例えば、５００Ａ）を
ほぼ一定とし、所定のパルス幅（３０〜１００μｓ）に
対して周波数を変化させる方法（ＦＭ制御）、あるい
は、所定の周波数（５〜１５ｋＨｚ）に対してパルス幅
を変化させる方法（ＰＷＭ制御）を用いる。又、平均ア
ーク電力Ｗａは、瞬時電圧をＶ，瞬時電流をＩとする
と、（数２）から求めることができる。
【００２０】
【数２】
【００２１】図２は、本実施例のアーク電力算出部９に
おいて、アーク電力の平均値を求める回路構成図であ
る。図２に示すように、パルス周期測定回路１１，乗算
回路１２，積分回路１３，演算処理回路１４を備え、パ
ルス電流検出部１７およびアーク電圧検出部８からの信
号を乗算回路１２にて瞬時電圧×瞬時電流（Ｖ×Ｉ）の
演算を行い、積分回路１３で積分し、演算処理回路１４
にてその積分値を周期Ｔで除算し、１周期当たりのアー
ク電力Ｗａ平均値を求める。さらに、アーク電力Ｗａに
対し複数周期、複数のパルスに関する平均値を算出する
ものである。
おいて、アーク電力の平均値を求める回路構成図であ
る。図２に示すように、パルス周期測定回路１１，乗算
回路１２，積分回路１３，演算処理回路１４を備え、パ
ルス電流検出部１７およびアーク電圧検出部８からの信
号を乗算回路１２にて瞬時電圧×瞬時電流（Ｖ×Ｉ）の
演算を行い、積分回路１３で積分し、演算処理回路１４
にてその積分値を周期Ｔで除算し、１周期当たりのアー
ク電力Ｗａ平均値を求める。さらに、アーク電力Ｗａに
対し複数周期、複数のパルスに関する平均値を算出する
ものである。
【００２２】本実施例は、高周波アーク溶接電源１と溶
接トーチ３を有する高周波アーク溶接装置において、上
記したアーク電力算出部９を設け１周期当たりのアーク
電力平均値を検出し、前記アーク電力の検出値が基準値
と等しくなるようにトーチ駆動部４に制御信号を送りア
ーク長を変化させ、アーク電力の制御を行うものであ
る。
接トーチ３を有する高周波アーク溶接装置において、上
記したアーク電力算出部９を設け１周期当たりのアーク
電力平均値を検出し、前記アーク電力の検出値が基準値
と等しくなるようにトーチ駆動部４に制御信号を送りア
ーク長を変化させ、アーク電力の制御を行うものであ
る。
【００２３】図３は、アーク長とアーク電力の関係を示
す線図である。図３から明らかなように、所定のパルス
電流のもとでは、アーク長を長くするとアーク電力が増
大し、アーク長を短くするとアーク電力が減少すること
が判る。
す線図である。図３から明らかなように、所定のパルス
電流のもとでは、アーク長を長くするとアーク電力が増
大し、アーク長を短くするとアーク電力が減少すること
が判る。
【００２４】このような構成では、溶接中にピーク電流
の変動に伴い周波数ないしパルス幅が変化しアーク電力
が変化すると、トーチ駆動部４に制御信号を送り、トー
チを上昇ないし下降させアーク電力が基準値となるよう
にアーク長を設定する。従って、溶接時のアーク電力を
一定に保つことができるので、溶接品質のバラツキを防
止できる効果がある。
の変動に伴い周波数ないしパルス幅が変化しアーク電力
が変化すると、トーチ駆動部４に制御信号を送り、トー
チを上昇ないし下降させアーク電力が基準値となるよう
にアーク長を設定する。従って、溶接時のアーク電力を
一定に保つことができるので、溶接品質のバラツキを防
止できる効果がある。
【００２５】さらに、アーク電力表示部２０を設け検出
したアーク電力の表示を行うか、検出したアーク電力と
溶接速度（トーチ保持台車移動速度）から入熱量を求め
る演算部と入熱量表示部とを設け、入熱量の表示を行う
ようにすれば、溶接を行うユーザーが溶接時の入熱条件
を容易に把握できるようになり、溶接条件の設定が容易
になる効果がある。
したアーク電力の表示を行うか、検出したアーク電力と
溶接速度（トーチ保持台車移動速度）から入熱量を求め
る演算部と入熱量表示部とを設け、入熱量の表示を行う
ようにすれば、溶接を行うユーザーが溶接時の入熱条件
を容易に把握できるようになり、溶接条件の設定が容易
になる効果がある。
【００２６】尚、ユーザーが設定条件として入力したア
ーク電力値が既入力の電流値と所定のアーク長の範囲
（例えば、０.７から２.０mm）で実現できない場合は、
（１）エラー表示を行い、ユーザーが電流値ないしアー
ク電力値を再入力すること、又は（２）予め求めた電流
及びアーク長とアーク電力との関係データをパルス溶接
電源１の制御部に配置したＣＰＵに入力しておき、この
関係データを基に所定アーク長（例えば、中間のアーク
長１.５mm ）に対して設定したアーク電力が実現できる
電流値を自動的に判断し設定することができる。
ーク電力値が既入力の電流値と所定のアーク長の範囲
（例えば、０.７から２.０mm）で実現できない場合は、
（１）エラー表示を行い、ユーザーが電流値ないしアー
ク電力値を再入力すること、又は（２）予め求めた電流
及びアーク長とアーク電力との関係データをパルス溶接
電源１の制御部に配置したＣＰＵに入力しておき、この
関係データを基に所定アーク長（例えば、中間のアーク
長１.５mm ）に対して設定したアーク電力が実現できる
電流値を自動的に判断し設定することができる。
【００２７】尚、本発明は、低〜中周波数（１０Ｈｚ〜
５ｋＨｚ）のアーク溶接装置に対しても適用できるもの
である。
５ｋＨｚ）のアーク溶接装置に対しても適用できるもの
である。
【００２８】（実施例２）図４は本発明の高周波パルス
溶接装置の断面図である。
溶接装置の断面図である。
【００２９】アーク電力算出部２２は、図２の例に対
し、パルス幅Ｔｐを検出するパルス幅測定回路２７が付
加されている。、図５に示すように乗算回路１２，積分
回路１３，演算処理回路１４，パルス幅測定回路２７，
パルス周期測定回路１１を備え、パルス電流検出部２１
およびアーク電圧検出部８からの信号を乗算回路１２に
て瞬間電圧×瞬間電流（Ｖ×Ｉ）の演算を行い、積分回
路１３で積分し、演算処理回路１４にてその積分値を周
期Ｔで除算し、１周期当たりのアーク電力の平均値Ｗａ
を求める。また演算処理回路１４にてＷａ×（Ｔ／Ｔ
ｐ）の演算を行い、パルスＯＮ時のアーク電力の平均値
Ｗｎ〔Ｗｎ＝Ｗａ×（Ｔ／Ｔｐ）〕を算出する。さら
に、Ｗａ，Ｗｎに対して複数周期，複数パルスに関する
平均値を算出する。
し、パルス幅Ｔｐを検出するパルス幅測定回路２７が付
加されている。、図５に示すように乗算回路１２，積分
回路１３，演算処理回路１４，パルス幅測定回路２７，
パルス周期測定回路１１を備え、パルス電流検出部２１
およびアーク電圧検出部８からの信号を乗算回路１２に
て瞬間電圧×瞬間電流（Ｖ×Ｉ）の演算を行い、積分回
路１３で積分し、演算処理回路１４にてその積分値を周
期Ｔで除算し、１周期当たりのアーク電力の平均値Ｗａ
を求める。また演算処理回路１４にてＷａ×（Ｔ／Ｔ
ｐ）の演算を行い、パルスＯＮ時のアーク電力の平均値
Ｗｎ〔Ｗｎ＝Ｗａ×（Ｔ／Ｔｐ）〕を算出する。さら
に、Ｗａ，Ｗｎに対して複数周期，複数パルスに関する
平均値を算出する。
【００３０】またアーク長とパルスＯＮ時のアーク電力
の平均値Ｗｎとの関係について調べたところ、（１）前
述の図３と同様な相関関係があること、（２）パルスＯ
Ｎ時のアーク電力の平均値を用いることにより、アーク
長に対するアーク電力感度が１周期平均のアーク電力を
用いる場合より大きくなること、（３）溶接電流が小さ
い場合でもパルスＯＮ時のアーク電力の平均値は大きく
低下することはないこと、等が分かった。
の平均値Ｗｎとの関係について調べたところ、（１）前
述の図３と同様な相関関係があること、（２）パルスＯ
Ｎ時のアーク電力の平均値を用いることにより、アーク
長に対するアーク電力感度が１周期平均のアーク電力を
用いる場合より大きくなること、（３）溶接電流が小さ
い場合でもパルスＯＮ時のアーク電力の平均値は大きく
低下することはないこと、等が分かった。
【００３１】したがって、パルスＯＮ時のアーク電力の
平均値Ｗｎに基づいて、トーチ駆動部４を駆動制御する
ので、アーク長に対するアーク電力の感度を大きくで
き、その結果、アーク長の制御が良好に行われる。また
溶接電流を小さくして低入熱条件で溶接を行う場合に
は、アーク長の制御を良好に行うことができることに加
えてアーク電力を略一定にできる効果がある。また単一
極性または両極性の電流パルスが発生できるパルス溶接
電源１を備えることにより、溶接母材がステンレスまた
は炭素鋼のときには単一極性を選択し、溶接母材がアル
ミニュームのときには両極性を選択する際に、アーク電
力算出部９、２２は単一及び両極性パルスの両方に対し
て適用できる便利さがある。
平均値Ｗｎに基づいて、トーチ駆動部４を駆動制御する
ので、アーク長に対するアーク電力の感度を大きくで
き、その結果、アーク長の制御が良好に行われる。また
溶接電流を小さくして低入熱条件で溶接を行う場合に
は、アーク長の制御を良好に行うことができることに加
えてアーク電力を略一定にできる効果がある。また単一
極性または両極性の電流パルスが発生できるパルス溶接
電源１を備えることにより、溶接母材がステンレスまた
は炭素鋼のときには単一極性を選択し、溶接母材がアル
ミニュームのときには両極性を選択する際に、アーク電
力算出部９、２２は単一及び両極性パルスの両方に対し
て適用できる便利さがある。
【００３２】さらに検出した１周期平均電力Ｗａをアー
ク電力表示部２４で表示ないし印刷するようにすれば、
ユーザーが溶接時の入熱条件を容易に把握でき、溶接条
件の設定が容易である。
ク電力表示部２４で表示ないし印刷するようにすれば、
ユーザーが溶接時の入熱条件を容易に把握でき、溶接条
件の設定が容易である。
【００３３】特に高周波パルス溶接では、パルス波形が
三角波状または上辺が傾斜する台形状であるため、溶接
電流やアーク電圧の平均値から消費電力を直ちに算出す
ることはできないので、平均アーク電力を把握できる効
果は大きい。
三角波状または上辺が傾斜する台形状であるため、溶接
電流やアーク電圧の平均値から消費電力を直ちに算出す
ることはできないので、平均アーク電力を把握できる効
果は大きい。
【００３４】又、パルスＯＮ時のアーク電力の平均値Ｗ
ｎをアーク電力表示部２４で表示するようにすれば、ユ
ーザがパルスＯＮ時のアーク電力の平均値Ｗｎの値を参
照し電極が消耗する恐れがあるか否かを判断し、消耗の
恐れがある場合にはパルス電流のピーク値やベース電流
を値下げるなどの対応ができるので、溶接品質を保つ上
で有効である。
ｎをアーク電力表示部２４で表示するようにすれば、ユ
ーザがパルスＯＮ時のアーク電力の平均値Ｗｎの値を参
照し電極が消耗する恐れがあるか否かを判断し、消耗の
恐れがある場合にはパルス電流のピーク値やベース電流
を値下げるなどの対応ができるので、溶接品質を保つ上
で有効である。
【００３５】上述のように、本発明は、パルス溶接電源
１と溶接トーチ３を有するパルスアーク溶接装置におい
て、上記したアーク電力算出部９、２２を設けアーク電
力（１周期当たりの平均値、又はパルスＯＮ時の平均
値）を検出し、前記アーク電力の検出値が基準値と等し
くなるようにトーチ駆動部４に制御信号を送りアーク長
を変化させ、アーク電力の制御を行うものである。
１と溶接トーチ３を有するパルスアーク溶接装置におい
て、上記したアーク電力算出部９、２２を設けアーク電
力（１周期当たりの平均値、又はパルスＯＮ時の平均
値）を検出し、前記アーク電力の検出値が基準値と等し
くなるようにトーチ駆動部４に制御信号を送りアーク長
を変化させ、アーク電力の制御を行うものである。
【００３６】図３に示すアーク長とアーク電力の関係を
示す線図から、所定のパルス電流のもとでは、アーク長
を長くするとアーク電力が増大し、アーク長を短くする
とアーク電力が減少することが判る。
示す線図から、所定のパルス電流のもとでは、アーク長
を長くするとアーク電力が増大し、アーク長を短くする
とアーク電力が減少することが判る。
【００３７】このような構成では、溶接中にピーク電流
の変動に伴い周波数ないしパルス幅が変化しアーク電力
が変化すると、トーチ駆動部４に制御信号を送り、トー
チを上昇ないし下降させアーク電力が基準値となるよう
にアーク長を設定する。従って、溶接時のアーク電力を
一定に保つことができるので、溶接品質のばらつきを防
止できる効果がある。
の変動に伴い周波数ないしパルス幅が変化しアーク電力
が変化すると、トーチ駆動部４に制御信号を送り、トー
チを上昇ないし下降させアーク電力が基準値となるよう
にアーク長を設定する。従って、溶接時のアーク電力を
一定に保つことができるので、溶接品質のばらつきを防
止できる効果がある。
【００３８】さらに、アーク電力表示部２４を設け検出
したアーク電力の表示を行うか、検出したアーク電力と
溶接速度（トーチ移動速度）から入熱量を求める演算部
と入熱量表示部とを設け、入熱量の表示を行うようにす
れば、溶接を行うユーザーが溶接時の入熱条件を容易に
把握できるようになり、溶接条件の設定が容易になる効
果がある。
したアーク電力の表示を行うか、検出したアーク電力と
溶接速度（トーチ移動速度）から入熱量を求める演算部
と入熱量表示部とを設け、入熱量の表示を行うようにす
れば、溶接を行うユーザーが溶接時の入熱条件を容易に
把握できるようになり、溶接条件の設定が容易になる効
果がある。
【００３９】（実施例３）本実施例は実施例１又は２の
高周波パルスアーク自動溶接装置を水中で用いて原子力
プラントのシュラウドへ適用した例を示す。原子力プラ
ントにおける炉内構造物は多量の放射線が発せられてい
る。特に燃料棒の格納されている圧力容器内のシュラウ
ドや上部格子板，蒸気乾燥器等の構造物の補修溶接で
は、作業者の安全を考慮して遠隔自動制御可能な水中溶
接を行うことが考えられている。水中溶接のシールドに
用いられる固体壁はカーボン繊維で構成される。
高周波パルスアーク自動溶接装置を水中で用いて原子力
プラントのシュラウドへ適用した例を示す。原子力プラ
ントにおける炉内構造物は多量の放射線が発せられてい
る。特に燃料棒の格納されている圧力容器内のシュラウ
ドや上部格子板，蒸気乾燥器等の構造物の補修溶接で
は、作業者の安全を考慮して遠隔自動制御可能な水中溶
接を行うことが考えられている。水中溶接のシールドに
用いられる固体壁はカーボン繊維で構成される。
【００４０】原子炉の定期点検時に、欠陥等補修を要す
る部分の検出を行う。これには、超音波診断法や光切断
法，直接観察法等が用いられる。欠陥の発生が確認され
た場合、補修作業を行うが、補修箇所の形状や欠陥の程
度等により補修方法は異なる。欠陥が大きい場合等は、
その欠陥を放電加工等により完全に取除いてから肉盛溶
接を施す。また、小さい欠陥ではそのまま肉盛溶接を行
ったり、欠陥が予想される様な所では表面に熱処理を施
す方法等がある。補修溶接終了後、その品質を監視しな
ければならない。これは溶接部を間接観察する方法や超
音波で診断する方法等が良い。これら水中作業装置は
Ｘ，Ｙ，Ｚ方向及び回転軸を有する移動機構に設置さ
れ、上記の機器類を遠隔で任意の位置に設置することが
できる。
る部分の検出を行う。これには、超音波診断法や光切断
法，直接観察法等が用いられる。欠陥の発生が確認され
た場合、補修作業を行うが、補修箇所の形状や欠陥の程
度等により補修方法は異なる。欠陥が大きい場合等は、
その欠陥を放電加工等により完全に取除いてから肉盛溶
接を施す。また、小さい欠陥ではそのまま肉盛溶接を行
ったり、欠陥が予想される様な所では表面に熱処理を施
す方法等がある。補修溶接終了後、その品質を監視しな
ければならない。これは溶接部を間接観察する方法や超
音波で診断する方法等が良い。これら水中作業装置は
Ｘ，Ｙ，Ｚ方向及び回転軸を有する移動機構に設置さ
れ、上記の機器類を遠隔で任意の位置に設置することが
できる。
【００４１】水中溶接装置は、大気中（圧力容器の外あ
るいは水の影響の無い箇所）に設置された溶接電源より
電力を供給し、制御装置により任意の溶接条件を与え、
ケーブルを通じ水中に設置されたトーチからアークを発
し溶接を行う。加工状態は監視用ノズルに設置された監
視カメラにより監視する。
るいは水の影響の無い箇所）に設置された溶接電源より
電力を供給し、制御装置により任意の溶接条件を与え、
ケーブルを通じ水中に設置されたトーチからアークを発
し溶接を行う。加工状態は監視用ノズルに設置された監
視カメラにより監視する。
【００４２】上記水中補修溶接作業において、本発明の
水中加工装置の適用範囲は広い。まず、欠陥の探索作業
における直接観察法は水中監視装置を用いて行う。欠陥
の除去作業における放電加工も監視する必要があり、加
工状態や加工後の品質管理に本監視装置が適用できる。
水中加工装置の適用範囲は広い。まず、欠陥の探索作業
における直接観察法は水中監視装置を用いて行う。欠陥
の除去作業における放電加工も監視する必要があり、加
工状態や加工後の品質管理に本監視装置が適用できる。
【００４３】本実施例における他の補修部分として気水
分離器，炉心支持板，上部格子板，制御棒ハウジング，
制御棒駆動機構ハウジングがある。
分離器，炉心支持板，上部格子板，制御棒ハウジング，
制御棒駆動機構ハウジングがある。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、溶接中のアーク電力を
略一定に制御できるので、溶接品質を一定に保つことが
できる効果がある。
略一定に制御できるので、溶接品質を一定に保つことが
できる効果がある。
【００４５】さらに、アーク電力ないし入熱量の表示部
を設けたので、パルス溶接を行うユーザーが溶接時の入
熱条件を容易に把握でき溶接条件の設定が容易になる効
果がある。
を設けたので、パルス溶接を行うユーザーが溶接時の入
熱条件を容易に把握でき溶接条件の設定が容易になる効
果がある。
【図１】本発明の高周波パルス溶接装置の概略図。
【図２】図１に示すアーク電力算出部のブロック図。
【図３】アーク長とアーク電力との関係を示す線図。
【図４】本発明の高周波パルス溶接装置の概略図。
【図５】図４に示すアーク電力算出部のブロック図。
１…高周波アーク溶接電源、２…電極、３…溶接トー
チ、４…トーチ駆動部、５…母材、６…アーク、７…シ
ールドガス、８…部、９，２２…アーク電力算出部、１
０，２３…アーク電力比較部、１１…パルス周期測定回
路、１２…乗算回路、１３…積分回路、１４…演算処理
回路、１５，２５…アーク電圧検出値、１６，２６…パ
ルス電流検出値、１７，２１…パルス電流検出部、１
８，１９…パルス電流電送ケーブル、２０，２４…アー
ク電力表示部、２７…パルス幅測定回路。
チ、４…トーチ駆動部、５…母材、６…アーク、７…シ
ールドガス、８…部、９，２２…アーク電力算出部、１
０，２３…アーク電力比較部、１１…パルス周期測定回
路、１２…乗算回路、１３…積分回路、１４…演算処理
回路、１５，２５…アーク電圧検出値、１６，２６…パ
ルス電流検出値、１７，２１…パルス電流検出部、１
８，１９…パルス電流電送ケーブル、２０，２４…アー
ク電力表示部、２７…パルス幅測定回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 邦夫 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 4E082 AA08 EA20 EC03 EC13 EE03 EE04 EE05 EF07 EF30
Claims (5)
- 【請求項１】溶接トーチに定電流を供給するパルスアー
ク溶接電源と、前記溶接トーチと母材との間隔であるア
ーク長を調整する間隔調整手段と、パルスアーク電力算
出部とを備えたパルスアーク溶接装置であって、１周期
当たりの平均アーク電力の平均値を前記電力算出部によ
り求め、該求められた平均値をアーク電力基準値と等し
くなるように前記アーク長を変化させ、アーク電力の制
御を行うことを特徴とするパルスアーク溶接装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記アーク電力の値を
表示する表示手段を有することを特徴とするパルスアー
ク溶接装置。 - 【請求項３】請求項１において、前記アーク電力と溶接
速度から求めた入熱量を表示する表示手段を有すること
を特徴とするパルスアーク溶接装置。 - 【請求項４】請求項１において、設定条件として入力さ
れたアーク電力と電流値に対し、所定のアーク長の範囲
で実現できない場合は、エラー表示を行う表示手段を有
し、電流値又はアーク電力値を所定の値に入力できる設
定手段を有することを特徴とするパルスアーク溶接装
置。 - 【請求項５】請求項１において、前記アーク電力算出部
は電流及びアーク長とアーク電力との関係データを制御
部のＣＰＵに入力しておき、設定条件として入力された
前記アーク電力と電流値に対し、前記関係データを基に
所定のアーク長に対して設定したアーク電力が実現でき
る電流値を自動的に設定するようにしたことを特徴とす
るパルスアーク溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000061891A JP3830714B2 (ja) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | パルスアーク溶接装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000061891A JP3830714B2 (ja) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | パルスアーク溶接装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001246469A true JP2001246469A (ja) | 2001-09-11 |
| JP3830714B2 JP3830714B2 (ja) | 2006-10-11 |
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ID=18581969
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP (1) | JP3830714B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003094167A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-04-02 | Chuo Motor Wheel Co Ltd | アーク溶接品質評価装置 |
| JP2011167717A (ja) * | 2010-02-18 | 2011-09-01 | Kobe Steel Ltd | アーク溶接システムによるチップ−母材間距離の制御方法およびアーク溶接システム |
| JP2019107698A (ja) * | 2017-12-19 | 2019-07-04 | リンカーン グローバル，インコーポレイテッド | 付加製造のための位置フィードバックを提供するシステムおよび方法 |
| CN110340491A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-18 | 电王精密电器(北京)有限公司 | 一种焊接控制方法、装置及系统 |
| JP2021065891A (ja) * | 2019-10-18 | 2021-04-30 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 溶接速度算出システム、溶接速度算出方法及び溶接速度算出装置 |
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-
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- 2000-03-02 JP JP2000061891A patent/JP3830714B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US9623507B2 (en) | 2010-02-18 | 2017-04-18 | Kobe Steel, Ltd. | Tip-base metal distance control method for arc welding system, and arc welding system |
| JP2019107698A (ja) * | 2017-12-19 | 2019-07-04 | リンカーン グローバル，インコーポレイテッド | 付加製造のための位置フィードバックを提供するシステムおよび方法 |
| CN110340491A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-18 | 电王精密电器(北京)有限公司 | 一种焊接控制方法、装置及系统 |
| JP2021065891A (ja) * | 2019-10-18 | 2021-04-30 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 溶接速度算出システム、溶接速度算出方法及び溶接速度算出装置 |
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