JP2002361424A

JP2002361424A - パルスアーク溶接装置

Info

Publication number: JP2002361424A
Application number: JP2001166354A
Authority: JP
Inventors: Takao Kumasaka; 隆夫熊坂; Mitsuo Kato; 光男加藤; Akihiro Sato; 章弘佐藤; Kunio Miyazaki; 邦夫宮崎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2001-06-01
Publication date: 2002-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、上記の問題点に鑑みてアーク
長を調整するトーチ駆動部の制御性が良好なパルス溶接
装置を提供することにある。【解決手段】本発明は、アーク電極を備える溶接トーチ
と、アーチ電極に１００〜２０００ヘルツ未満の中周波
のパルスアーク電圧を周期的に発生させる高周波パルス
電流を供給するパルス溶接電源と、溶接トーチのアーク
電極と溶接母材との間隔を調整するトーチ駆動部と、ア
ーク電極と溶接母材との間の電圧を検出するアーク電圧
検出部とを備えたパルスアーク溶接装置において、パル
スアーク電圧又はパルスアーク電流の立ち上がり開始点
から立ち下がり終了点に至る時間区間におけるアーク電
圧の平均値を求めるＯＮ時平均化処理部を設け、ＯＮ時
平均化処理部で求めたＯＮ区間平均電圧値をアーク電圧
基準値に基づいて調整するトーチ駆部を有することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は新規な中周波パルス
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溶接に好適な中周波パルスアーク溶接装置に関す
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
流とベース電流を重畳し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
（１〜１００ヘルツ未満）、中周波領域（１００〜２０
００ヘルツ未満）、高周波領域（２〜３５キロヘルツ）
の周波数領域を用いるものがある。低周波領域のものに
あっては、１周期にパルス電流がゼロとなるＯＦＦ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。他方、高周波領域では周期が短いため、図１
６に示すように、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が、電源装置が高価になる傾向が
あった。

【０００４】また、従来の中周波電源の装置価格は安価
であるがパルス電流の立ち上がりと立下がりが遅いた
め、１００〜２０００ヘルツ未満の領域ではベース電流
を小さく設定してもパルスが充分に下がらず谷部の電流
が高くなる傾向があった。

【０００５】しかし、近年、１００〜２０００ヘルツ未
満の中周波電源においてもパルス電流の立ち上がりと立
ち下がりが早く、高ピーク電流に対してもベース電流を
小さく設定することが可能となってきた。このような急
峻化したパルス電流波形を発生可能な中周波電源におい
ては、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】急峻化した中周波パルスアーク溶接装置と
しては、特開平１１−２８５６７号公報に示すように、
直流リアクトルを複数備えているものがある。

【０００７】このような中周波パルスアーク溶接装置の
アーク長制御は、通常、パルスアーク電圧が時間的に変
化するので、一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】上記した従来の中周波
パルス溶接装置のアーク長制御は、次のような問題があ
った。周波数が１００〜２０００ヘルツ未満の高い電流
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
流で溶接をする中周波パルス溶接装置において、アーク
長制御は、パルス１周期のパルスアーク電圧平均値に基
づいて行っていた。

【０００９】しかし、パルスアーク電圧の平均値は、Ｏ
ＦＦ区間を含むパルス一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。

【００１０】又、パルス電流の周波数が約１キロヘルツ
を越える周波数領域を使用する場合誘導ノイズ［インダ
クタンス（Ｌ）×（電流の時間変化）］が発生し、この
誘導ノイズがパルスアーク電圧に重畳される。その結
果、アーク電圧とアーク長との関係が変化し、アーク電
圧感度が低くなる傾向がある。特にアーク長の小さな領
域や溶接時の入熱を小さくする場合ではアーク電圧感度
がさらに低下し、トーチ駆動部の制御はさらに応答性が
鈍くなる。

【００１１】本発明の目的は、上記の問題点に鑑みてア
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
溶接装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、アーク電極を
備える溶接トーチと、前記アーチ電極に１００〜２００
０ヘルツ未満、好ましくは１００〜１０００ヘルツ未満
の中周波のパルスアーク電圧を周期的に発生させる中周
波パルス電流を供給するパルス溶接電源と、サーボモー
タ等を有し、かつ前記溶接トーチのアーク電極と溶接母
材との間隔を調整するトーチ駆動部と、アーク電極と溶
接母材との間の電圧を検出するアーク電圧検出部とを備
えたパルスアーク溶接装置において、前記パルスアーク
電圧またはパルスアーク電流の立ち上がり開始点から立
ち下がり終了点に至る時間区間におけるアーク電圧の平
均値を求めるＯＮ時平均化処理部を設け、このＯＮ時平
均化処理部で求めたＯＮ区間平均電圧値をアーク電圧基
準値に基づいて調整する前記トーチ駆部を有することを
特徴とするものである。又、本発明は、前記パルス電流
のＯＮ区間でのアーク消費電力の平均値を求めるＯＮ時
平均化処理部を有し、該ＯＮ時平均化処理部によって求
められた前記平均のアーク消費電力を基準アーク消費電
力に基づいて調整する前記トーチ駆動部を有することを
特徴とする。

【００１３】本発明におけるパルスアーク溶接装置とし
ては、中周波領域（１００〜２０００ヘルツ未満）の周
波数領域を用いるものであるが、高周波領域（２〜３５
キロヘルツ）において適用しても良い。

【００１４】更に、本発明は、上記の特徴を備えた手段
に加え、アーク電圧の平均値を前記アーク電圧の波形整
形処理を行った後に求めること、その処理回路としてロ
ーパスフィルタ回路又はアイソレーション回路にて行う
ものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】

【実施例１】図１は、中周波パルス溶接装置の概略図で
ある。本装置は、パルス溶接電源１と、アーク電極２を
備える溶接トーチ３と、トーチ駆動部４を有する。アー
ク電極２は溶接母材５の溶接個所に対向するように置か
れる。トーチ駆動部４（サーボモータ）は、アーク電極
２と溶接母材５との間に生ずるアーク６のアーク長を調
整するように溶接トーチ３を前後に進退作動させる。溶
接トーチ３は、アーク６を囲うようにシールドガスを放
出し、溶接部分の酸化を抑える。

【００１６】パルス溶接電源１と溶接トーチ３はパルス
電流電送ケーブル１９で接続され、この間にパルス電流
検出部２１が設けられる。このパルス電流検出部２１で
検出したパルス電流検出値２６に基づいてパルス溶接電
源１は定電流パルスを発生する。

【００１７】パルス溶接電源１と溶接母材５はパルス電
流電送ケーブル２０で接続され、このパルス電流電送ケ
ーブル２０と溶接トーチ３との間にアーク電圧検出部８
が設けられる。アーク電圧検出部８で検出されたアーク
電圧検出値２５は、ＯＮ時平均化処理部９に取り込まれ
て処理される。この処理で求められたアーク電圧のＯＮ
区間平均値はアーク電圧比較部１０に取り込まれ、アー
ク電圧基準値と比較される。アーク電圧比較部１０の出
力で、トーチ駆動部４は駆動される。アーク電圧の平均
値とアーク電圧基準値とが一致してアーク電圧比較部１
０の出力がゼロになったところで、トーチ駆動部４の調
整駆動動作は停止する。

【００１８】パルス溶接電源１は、直流リアクトルを複
数個有し、パルス周波数が１００〜２０００ヘルツ、よ
り好ましくは３００〜１０００ヘルツのパルス電流を供
給するものである。周波数が１００〜３００ヘルツにお
いては、ベース電流を低くし過ぎるとアークの安定性が
悪くなる傾向があり、又、１０００ヘルツを越えると電
源回路におけるスイッチング損失が大きくなる傾向があ
るからである。電源回路やパルス電流電送ケーブル１９
のインダクタンスを低減することにより、２０〜３００
μｓｅｃの短い時間内に電流が０から５００アンペアま
で立ち上がり、同様の短い時間内に電流が５００〜０ア
ンペアまで立ち下がるパルス電流が得られる。このパル
ス電流の波形は高いピーク値を有し、図２の（ａ）・
（ｂ）に示すように、三角状または上辺が傾く台形状を
なす山形を示す。例えば、５００ヘルツの中周波パルス
を発生させる場合、ベース電流は、ピーク値の約１／２
５から１／５の電流値を与えることで、アーク電流が途
切れることなく且つ安定に持続して流れるのである。こ
のベース電流値は、従来の５００ヘルツ・中周波電源の
ベース電流値の約１／１０から１／２の値である。な
お、パルス電流のピーク値はアークの指向性やトータル
の溶接電流等の面から３００〜８００アンペア程度が妥
当である。

【００１９】ＯＮ時平均化処理部９は、所定極性のアー
ク電圧絶対値が所定値以上となる立ち上がり開始点から
立ち下がり終了点に至る時間区間におけるアーク電圧の
ＯＮ区間平均電圧値を求めるものである。図３に示すよ
うにＯＮ時平均化処理部９は、パルス幅測定回路１１と
アーク電圧積分回路１２と演算処理回路１３を有する。

【００２０】パルス幅測定回路１１はコンパレータを用
いてアーク電圧基準値を設定し、図４に示すように所定
極性のアーク電圧絶対値が所定値Ｖｂ以上になる立ち上
がり開始点から立ち下がり終了点に至る時間区間（ｔ１
〜ｔ２）を占めるパルス幅Ｔｐ（Ｔｐ＝ｔ２−ｔ１）を
求める。

【００２１】アーク電圧積分回路１２は、パルスＯＮ時
のアーク電圧を積分し、ＯＦＦ区分中はホールドする。
演算処理回路１３は積分値をパルス幅Ｔｐで除算して１
パルス毎にパルスＯＮ区間のアーク電圧の平均値を求め
る。さらに複数のパルスに対する平均値をも求める。な
お、電流パルスのパルス幅測定回路を溶接電源１に内蔵
させた場合は、ＯＮ時平均化処理部９のパルス幅測定回
路１１は不要になる。

【００２２】このようにＯＮ時平均化処理部９によっ
て、アーク電圧絶対値が所定値Ｖｂ以上になる時間区間
でのアーク電圧の平均値を求め、アーク電圧のＯＮ区間
平均値をアーク電圧基準値と比べて、その差分値でトー
チ駆動部４を駆動制御するので、アーク長の制御が良好
になる。

【００２３】すなわち、図５に示すようにＯＮ時平均化
処理を行ったアーク電圧のＯＮ区間平均値とアーク長さ
との関係は斜線Ａで示される。これに対し、従来の一周
期平均処理をした場合のアーク電圧の平均値とアーク長
さとの関係は斜線Ｂに示される。これらの斜線Ａ・Ｂの
勾配は、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であるアーク電圧感度を示してお
り、本発明にかかわる斜線Ａが従来の斜線Ｂよりも勾配
が大きく、同じアーク長の変化に対してパルスアーク電
圧平均値の変化が大きくなっており、高感度であること
が分かる。

【００２４】この電圧感度の良好なパルスアーク電圧平
均値を基にしてアーク長さを調整するトーチ駆動部の制
御は応答性が良く、良好な制御ができる。

【００２５】さらに、ピーク電流を一定に保ちながら溶
接電流を小さくする場合は、図６に示すように、従来の
一周期平均処理を行なったアーク電圧の平均値は小さく
なる。これは溶接電流が小さくなるにしたがってパルス
デューティ（パルス周期に対するパルスＯＮ時間の割
合）が小さくなることによるものである。

【００２６】これに対し、本発明にかかわるパルスＯＮ
区間のアーク電圧の平均値は、溶接電流変化の影響を受
けないので、ほぼ一定になる。このため溶接電流を小さ
くして低入熱条件で溶接を行なう場合でもアーク電圧の
平均値が小さくなってアーク電圧感度が低下するのを防
止できるので、トーチ駆動部の制御が良好に行われる。

【００２７】

【実施例２】図７は、ＯＮ時平均化処理部の他の回路構
成例を示すブロック図である。ここに示すＯＮ時平均化
処理部９は図２に示すＯＮ時平均化処理部９にパルス周
期測定回路１４を加えるとともにアーク電圧積分回路１
２に代えて半波整流回路１０を備えたものである。

【００２８】半波整流回路１０は、パルス状のアーク電
圧の所定極性のみを通過させて平均化することにより一
周期平均値Ｖａを求める。パルス幅測定回路１１はパル
ス幅Ｔｐを、パルス周期測定回路１４はパルス周期Ｔを
それぞれ求める。そして、演算処理回路１５で、Ｖａ×
（Ｔ／Ｔｐ）の演算処理を行い、パルスＯＮ時のアーク
電圧の平均値Ｖｎ〔Ｖｎ＝Ｖａ×（Ｔ／Ｔｐ）〕を算出
する演算処理を行う。

【００２９】こうして求めたパルスＯＮ時のアーク電圧
の平均値Ｖｎ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圧感度を大きくでき、
その結果、アーク長の制御が良好に行なわれる。この回
路構成例にあっても、先に述べた第１の実施形態と同様
な良好なる制御ができる。

【００３０】なお、半波整流回路１０は、バイアス電圧
をベース電流区間に生じるベース電圧Ｖｂと等しく設定
できるように構成することが望ましい。これにより、ベ
ース電圧を除去した一周期平均値Ｖａが得られるので、
より正確なパルスＯＮ時のアーク電圧平均値を算出でき
る。またパルス幅測定回路１１およびパルス周期測定回
路１４は電流パルスに対するものでも良く、それらを溶
接電源１に内蔵させた場合は、ＯＮ時平均化処理部９に
設けなくて済む。

【００３１】

【実施例３】図８は、中周波パルス溶接装置の概略図で
ある。ここに示すＯＮ時平均化処理部９は、図９に示す
ように、タイミング回路２７と乗算回路１６と積分回路
１７とパルス幅測定回路１１と演算処理回路１５を備え
る。

【００３２】タイミング回路２７は、パルス電流検出値
２６を考慮しながら、図１０に示すように、電流パルス
がＯＮとなる時間区間に方形波を形成する乗算回路１６
は、その方形波とアーク電圧波形との乗算を行うことに
より電流がＯＮとなる時間区間におけるアーク電圧を取
り出す。積分回路１７はパルスＯＮ時のアーク電圧を積
分し、パルスＯＦＦ区間中はその値をホールドする。演
算処理回路１５でその積分値をパルス幅で除算し、電流
ＯＮ区間におけるアーク電圧平均値を求める。

【００３３】電流がＯＮとなる時間区間におけるアーク
電圧の平均値に基づいて、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圧感度を大きくで
き、その結果、アーク長の制御を良好に行うことができ
る。

【００３４】本実施例においても、先に述べた実施例１
と同様に、溶接電流を小さくして低入熱条件で溶接を行
う場合でも良好な制御ができる。

【００３５】なお、本例においては、パルス電極が単一
極性の場合は、積分回路１７に半波整流回路を用いても
良いが、積分回路１７に全波整流回路を用いると、パル
ス電極を単一極性または両極性の双方に適用できる利点
がある。すなわち、ＯＮ時平均化処理部９において、積
分回路１７に全波整流回路を用い、単一極性または両極
性の双方の電流パルスが発生可能なパルス電源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できる便利さがある。

【００３６】

【実施例４】図１１は、他の中周波パルス溶接装置の概
略図である。本実施例は、アーク電圧検出部８とＯＮ時
平均化処理部９との間に電圧波形整形回路１８を介在し
たところが実施例１と違う。ＯＮ時平均化処理部９に入
る高周波誘導ノイズを電圧波形整形回路１８で除去する
ようにしたものである。電圧波形整形回路１８の具体例
としては、しきい値が電流パルス周波数と同等ないし少
し高めのローパスフィルタ回路や高周波成分をカットす
る特性を有するアイソレーションアンプ回路等がある。

【００３７】パルス溶接電源１８で、５００〜２０００
ヘルツの中周波大電流を発生させた場合には誘導ノイズ
〔インデクタンス（Ｌ）×（電流の時間変化）〕が生ず
る傾向がある。この誘導ノイズがパルス電流電送ケーブ
ル１９，２０を介してアーク電圧検出部８のアーク検知
電圧に重畳すると、図１２の点線Ａで示すように、アー
ク電圧とアーク長さとの関係が変化し、特にアーク長の
小さい領域ではアーク電圧感度が低下することが見られ
た。このアーク電圧感度低下により、ＯＮ時平均化処理
部９で求めたアーク電圧のＯＮ区間平均値に基づくアー
ク長の調整はトーチ駆動部４の駆動制御が悪くなるので
良く行われない。

【００３８】これに対し、電圧波形整形回路１８を介在
させるとともに５００から２０００ヘルツの電流パルス
に対し、しきい値がそれぞれ、１から４キロヘルツ以上
のローパスフィルタ回路でより高い周波数成分をカット
することにより、図１２の実線Ｃで示すように、アーク
長の小さい領域でもアーク電圧感度が低下しないことが
分かった。

【００３９】そこで、本発明にあっては、ＯＮ時平均化
処理部９に誘導ノイズが取り込まれる前に電圧波形整形
回路１８で除去することにより、トーチ駆動部４の駆動
制御精度が向上してアーク長の調整は良く行なわれる。
特にアーク長の小さい領域ではアーク電圧感度が小さく
なって制御性が悪くなることを防止できる効果がある。

【００４０】また上述したノイズを除去した場合のアー
ク電圧波形に関しては、図２に破線で示したように、電
流波形とほぼ同様な波形となった。

【００４１】

【実施例５】図１３は、他の中周波パルス溶接装置の概
略図である。ここに示す実施形態は、前記実施形態にお
けるＯＮ時平均化処理部９をアーク消費電力算出部２２
に、アーク電圧比較部１０をアーク消費電力比較部２３
に代え、さらにアーク消費電力表示部２４を備えたとこ
ろが実施例１〜４と違う。

【００４２】アーク消費電力算出部２２は、図１４に示
すように乗算回路１６，積分回路１７，演算処理回路１
５，パルス幅測定回路１１，パルス周期測定回路１４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１６にて瞬間電圧×瞬間電流（Ｖ
×Ｉ）の演算を行い、積分回路１７で積分し、演算回路
１５にてその積分値を周期Ｔで除算し、１周期当たりの
アーク消費電力の平均値Ｗａを求める。また演算回路１
５にてＷａ×（Ｔ／Ｔｐ）の演算を行い、パルスＯＮ時
のアーク消費電力の平均値Ｗｎ〔Ｗｎ＝Ｗａ×（Ｔ／Ｔ
ｐ）〕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。

【００４３】またアーク長とアーク消費電力の平均値と
の関係について調べたところ、図１５に示すように、前
述したアーク長とアーク電圧の平均値との関係（図５）
と同様な関係があることが分かった。すなわち、パルス
ＯＮ時のアーク消費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消費電力感度が一周期平均のア
ーク消費電力を用いる場合より大きくなることがわかっ
た。また溶接電流が小さい場合でもパルスＯＮ時のアー
ク消費電力の平均値は大きく低下することはない。

【００４４】したがって、パルスＯＮ時のアーク消費電
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消費電力の感度を大
きくでき、その結果、アーク長の制御が良好に行なわれ
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
とに加えてアーク消費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できる
便利さがある。

【００４５】さらに検出した一周期平均消費電力Ｗａを
アーク消費表示部２４で表示ないし印刷するようにすれ
ば、ユーザ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。

【００４６】特に中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、平均アーク消費電力を把握でき
る効果は大きい。

【００４７】

【数１】

【００４８】

【数２】

【００４９】なお、上述した本発明の実施形態ではＯＮ
時平均化処理部９において、アーク電圧の平均値（すな
わち、（１）式のＶｎ）を求め使用したが、ＯＮ区間の
二乗平均の平方根（すなわち、（２）式のＶｎｒｍｓ）
を求め使用しても良いことは言うまでもない。（１）
式、（２）式において、ｖ（ｔ）は瞬間アーク電圧を表
わす。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、アーク長さを調整する
トーチ駆動部の制御性が良好な中周波パルス溶接装置が
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１にかかる中周波パルス溶接
装置の概略図である。

【図２】パルス電流およびパルス電圧の波形を示す図
である。

【図３】図１に示すＯＮ時平均化処理部のブロック図
である。

【図４】アーク電圧の波形を示す図である。

【図５】アーク長とアーク電圧の平均値との関係を示
す図である。

【図６】溶接電流とアーク電圧の平均値との関係を示
す図である。

【図７】ＯＮ時平均化処理部の他の回路構成例を示す
ブロック図である。

【図８】本発明の実施例３にかかる中周波パルス溶接
装置の概略図である。

【図９】図４に示しＯＮ時平均化処理部のブロック図
である。

【図１０】図４で示したＯＮ時平均化処理部のタイミ
ング回路で形成した方形波を示す図である。

【図１１】本発明の実施例４にかかる中周波パルス溶
接装置の概略図である。

【図１２】アーク長とアーク電圧の平均値との関係を
示す図である。

【図１３】本発明の実施例５にかかる中周波パルス溶
接装置の概略図である。

【図１４】図１４に示すアーク消費電力算出部のブロ
ック図である。

【図１５】アーク長とアーク費電力の平均値との関係
を示す図である。

【図１６】電流パルスのピーク値とベース値を示す図
である。

【符号の説明】

１…パルス溶接電源、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…アーク電圧検出部、９…ＯＮ時平均化処理部、
１０…アーク電圧比較部、１１…パルス幅測定回路部、
１２…アーク電圧積分回路、１３…演算処理回路、１４
…パルス周期測定回路、１５…演算処理回路、１６…乗
算回路、１７…積分回路、１８…電圧波形整形部、１９
…パルス電流電送ケーブル、２０…パルス電流電送ケー
ブル、２１…パルス電流検出部、２２…アーク消費電力
算出部、２３…アーク消費電力比較部、２４…アーク消
費電力表示部、２５…アーク電圧検出値、２６…パルス
電流検出値、２７…タイミング回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤章弘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 (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 BA04 EC20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アーク電極を備える溶接トーチと、前記ア
ーク電極に周波数１００ヘルツ以上２０００ヘルツ未満
のパルス電流を供給するパルス溶接電源と、前記アーク
電極と溶接母材との間隔を調整するトーチ駆動部と、前
記アーク電極と溶接母材との間の電圧を検出するアーク
電圧検出部とを備えたパルスアーク溶接装置において、
前記パルスアーク電圧の立ち上がり開始点から立ち下が
り終了点に至る時間区間におけるアーク電圧の平均値を
求めるＯＮ時平均化処理部を有し、該ＯＮ時平均化処理
部によって求められたＯＮ区間平均電圧値をアーク電圧
基準値に基づいて調整する前記トーチ駆動部を有するこ
とを特徴とするパルスアーク溶接装置。
【請求項２】アーク電極を備える溶接トーチと、前記ア
ーク電極にパルス電流を供給し直流リアクトルを備える
パルス溶接電源と、前記アーク電極と溶接母材との間隔
を調整するトーチ駆動部と、前記アーク電極と溶接母材
との間の電圧を検出するアーク電圧検出部とを備えたパ
ルスアーク溶接装置において、前記パルスアーク電圧の
立ち上がり開始点から立ち下がり終了点に至る時間区間
におけるアーク電圧の平均値を求めるＯＮ時平均化処理
部を有し、該ＯＮ時平均化処理部によって求められたＯ
Ｎ区間平均電圧値をアーク電圧基準値に基づいて調整す
る前記トーチ駆動部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】アーク電極を備える溶接トーチと、前記ア
ーク電極に周波数１００ヘルツ以上２０００ヘルツ未満
のパルス電流を供給するパルス溶接電源と、前記アーク
電極と溶接母材との間隔を調整するトーチ駆動部と、前
記アーク電極と溶接母材との間の電圧を検出するアーク
電圧検出部と、前記アーク電極と溶接母材との間の電流
を検出するパルス電流検出部とを備えたパルスアーク溶
接装置において、前記パルス電流検出部で検出されたパ
ルス電流の立ち上がり開始点から立ち下がり終了点に至
る時間区間におけるアーク電圧の平均値を求めるＯＮ時
平均化処理部を有し、該ＯＮ時平均化処理部によって求
められたＯＮ区間平均電圧値をアーク電圧基準値に基づ
いて調整する前記トーチ駆動部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】アーク電極を備える溶接トーチと、前記ア
ーク電極にパルス電流を供給し直流リアクトルを備える
パルス溶接電源と、前記アーク電極と溶接母材との間隔
を調整するトーチ駆動部と、前記アーク電極と溶接母材
との間の電圧を検出するアーク電圧検出部と、前記アー
ク電極と溶接母材との間の電流を検出するパルス電流検
出部とを備えたパルスアーク溶接装置において、前記パ
ルス電流検出部で検出されたパルス電流の立ち上がり開
始点から立ち下がり終了点に至る時間区間におけるアー
ク電圧の平均値を求めるＯＮ時平均化処理部を有し、該
ＯＮ時平均化処理部によって求められたＯＮ区間平均電
圧値をアーク電圧基準値に基づいて調整する前記トーチ
駆動部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】アーク電極を備える溶接トーチと、前記ア
ーク電極に周波数１００ヘルツ以上２０００ヘルツ未満
のパルス電流を供給するパルス溶接電源と、前記アーク
電極と溶接母材との間隔を調整するトーチ駆動部と、前
記アーク電極と溶接母材との間の電圧を検出するアーク
電圧検出部とを備えたパルスアーク溶接装置において、
前記パルス電流のＯＮ区間でのアーク消費電力の平均値
を求めるＯＮ時平均化処理部を有し、該ＯＮ時平均化処
理部によって求められた前記平均のアーク消費電力を基
準アーク消費電力に基づいて調整する前記トーチ駆動部
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６】アーク電極を備える溶接トーチと、前記ア
ーク電極にパルス電流を供給し直流リアクトルを備える
パルス溶接電源と、前記アーク電極と溶接母材との間隔
を調整するトーチ駆動部と、前記アーク電極と溶接母材
との間の電圧を検出するアーク電圧検出部とを備えたパ
ルスアーク溶接装置において、前記パルス電流のＯＮ区
間でのアーク消費電力の平均値を求めるＯＮ時平均化処
理部を有し、該ＯＮ時平均化処理部によって求められた
前記平均のアーク消費電力を基準アーク消費電力に基づ
いて調整する前記トーチ駆動部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７】請求項１〜６のいずれかにおいて、前記Ｏ
Ｎ時平均化処理部は前記アーク電圧のパルス幅検出回
路、パルス周波数測定回路、半波整流回路および演算処
理回路を含むことを特徴とするパルスアーク溶接装置。
【請求項８】請求項１〜６のいずれかにおいて、前記Ｏ
Ｎ時平均化処理部はパルスアーク電圧のパルス幅検出回
路、パルスアーク電圧の積分回路および演算処理回路を
含むことを特徴とするパルスアーク溶接装置。
【請求項９】請求項１〜６のいずれかにおいて、前記Ｏ
Ｎ時平均化処理部は乗算回路と積分回路を含むことを特
徴とするパルスアーク溶接装置。
【請求項１０】請求項１〜４及び７〜９のいずれかにお
いて、前記パルスアーク電圧検出部はその検出値の波形
整形処理を行った後に前記平均値を求める処理回路を有
することを特徴とするパルスアーク溶接装置。
【請求項１１】請求項１０において、前記波形整形処理
部はローパスフィルタ回路又はアイソレーションアンプ
回路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１２】請求項５〜１１のいずれかにおいて、前
記平均のアーク消費電力は一周期を検出して表示する表
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１３】請求項１〜４及び７〜１２のいずれかに
おいて、前記平均のアーク電圧値はＯＮ区間におけるア
ーク電圧の二乗平均の平方根であることを特徴とするパ
ルスアーク溶接装置。