JP2003305571A - 溶接電源装置の出力制御方法 - Google Patents
溶接電源装置の出力制御方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶接電源装置の内部及び外部インダクタンス
値Ｌioの影響を受けることなく安定した溶接を行うため
の適正インダクタンス値Ｌｒを溶接電源装置の出力制御
によって形成する。 【解決手段】 本発明は、出力電圧Ｅを設定する出力電
圧設定値Ｅｒ［Ｖ］及び溶接電源装置の適正インダクタ
ンス値を設定するインダクタンス設定値Ｌｒ［Ｈ］を予
め設定し、溶接中の溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉを検出
し、上記溶接電圧検出値ｖｄ［Ｖ］を入力として電流設
定変化量ΔＩｒ＝（Ｅｒ−ｖｄ）／Ｌｒを演算し、この
電流設定変化量ΔＩｒを積分して溶接電流制御設定値Ｉ
rcを算出し、上記溶接電流検出値ｉｄが上記溶接電流制
御設定値Ｉrcと略等しくなるように溶接電流ｉを制御す
る。
値Ｌioの影響を受けることなく安定した溶接を行うため
の適正インダクタンス値Ｌｒを溶接電源装置の出力制御
によって形成する。 【解決手段】 本発明は、出力電圧Ｅを設定する出力電
圧設定値Ｅｒ［Ｖ］及び溶接電源装置の適正インダクタ
ンス値を設定するインダクタンス設定値Ｌｒ［Ｈ］を予
め設定し、溶接中の溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉを検出
し、上記溶接電圧検出値ｖｄ［Ｖ］を入力として電流設
定変化量ΔＩｒ＝（Ｅｒ−ｖｄ）／Ｌｒを演算し、この
電流設定変化量ΔＩｒを積分して溶接電流制御設定値Ｉ
rcを算出し、上記溶接電流検出値ｉｄが上記溶接電流制
御設定値Ｉrcと略等しくなるように溶接電流ｉを制御す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶接電源装置にお
いて適正インダクタンス値及び適正外部特性傾きを所望
値に設定することができる溶接電源装置の出力制御方法
に関する。
いて適正インダクタンス値及び適正外部特性傾きを所望
値に設定することができる溶接電源装置の出力制御方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は、消耗電極ガスシールドアーク溶
接装置の構成図である。溶接電源装置ＰＳは、外部特性
が定電圧特性になるように出力制御されて、溶接に適し
た溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉを出力する。溶接ワイヤ１
は、ワイヤ送給モータＷＭに直結された送給ロール５の
回転によって溶接トーチ４を通って送給されると共に、
給電チップ４ａを介して給電されて母材２との間でアー
ク３が発生する。
接装置の構成図である。溶接電源装置ＰＳは、外部特性
が定電圧特性になるように出力制御されて、溶接に適し
た溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉを出力する。溶接ワイヤ１
は、ワイヤ送給モータＷＭに直結された送給ロール５の
回転によって溶接トーチ４を通って送給されると共に、
給電チップ４ａを介して給電されて母材２との間でアー
ク３が発生する。
【０００３】図２は、上述した溶接電源装置ＰＳの等価
回路図である。前述したように、溶接電源装置は定電圧
特性を有するので、定電圧源Ｅ［Ｖ］として表わすこと
ができる。また、溶接電源装置の内部抵抗値はＲｉ
［Ω］となり、内部インダクタンス値はＬｉ［Ｈ］とな
る。この内部抵抗値Ｒｉは、溶接電源装置内部の配線ケ
ーブル等の抵抗値であり、その値は通常０．０２〜０．
０５［Ω］程度と小さな値である。他方、上記の内部イ
ンダクタンス値Ｌｉは、溶接負荷の変化に応じて変化す
る溶接電流の変化量を適正化して安定した溶接状態にす
るためのリアクトルのインダクタンス値である。この内
部インダクタンス値Ｌｉは、溶接ワイヤの材質、送給速
度、溶接法等の溶接条件に応じて１００〜５００［μ
Ｈ］程度の範囲内で適正値に設定される。例えば、鉄鋼
の炭酸ガスアーク溶接では、送給速度が遅い小電流のと
きの短絡移行域ではＬｉ＝１２０［μＨ］程度が適正値
となり、送給速度が速い中・大電流のときのグロビュー
ル移行域ではＬｉ＝２４０［μＨ］程度が適正値とな
る。また、アルミニウムのＭＩＧ溶接においては、送給
速度が遅い小電流のときの短絡移行域ではＬｉ＝２００
［μＨ］程度が適正値となり、送給速度が速い中・大電
流のときのグロビュール又はスプレー移行域ではＬｉ＝
３００［μＨ］程度が適正値となる。
回路図である。前述したように、溶接電源装置は定電圧
特性を有するので、定電圧源Ｅ［Ｖ］として表わすこと
ができる。また、溶接電源装置の内部抵抗値はＲｉ
［Ω］となり、内部インダクタンス値はＬｉ［Ｈ］とな
る。この内部抵抗値Ｒｉは、溶接電源装置内部の配線ケ
ーブル等の抵抗値であり、その値は通常０．０２〜０．
０５［Ω］程度と小さな値である。他方、上記の内部イ
ンダクタンス値Ｌｉは、溶接負荷の変化に応じて変化す
る溶接電流の変化量を適正化して安定した溶接状態にす
るためのリアクトルのインダクタンス値である。この内
部インダクタンス値Ｌｉは、溶接ワイヤの材質、送給速
度、溶接法等の溶接条件に応じて１００〜５００［μ
Ｈ］程度の範囲内で適正値に設定される。例えば、鉄鋼
の炭酸ガスアーク溶接では、送給速度が遅い小電流のと
きの短絡移行域ではＬｉ＝１２０［μＨ］程度が適正値
となり、送給速度が速い中・大電流のときのグロビュー
ル移行域ではＬｉ＝２４０［μＨ］程度が適正値とな
る。また、アルミニウムのＭＩＧ溶接においては、送給
速度が遅い小電流のときの短絡移行域ではＬｉ＝２００
［μＨ］程度が適正値となり、送給速度が速い中・大電
流のときのグロビュール又はスプレー移行域ではＬｉ＝
３００［μＨ］程度が適正値となる。
【０００４】図３は、上述した短絡移行域の電圧・電流
波形図であり、同図（Ａ）は溶接電圧ｖの時間変化を示
し、同図（Ｂ）は溶接電流ｉの時間変化を示す。時刻ｔ
１〜ｔ２の短絡期間Ｔｓ中は、同図（Ａ）に示すよう
に、溶接電圧ｖは数［Ｖ］程度の短絡電圧ｖｓとなり、
同図（Ｂ）に示すように、短絡電流ｉｓは前述した内部
インダクタンス値で定まる傾斜で上昇する。続いて、時
刻ｔ２〜ｔ３のアーク期間Ｔａ中は、同図（Ａ）に示す
ように、アーク電圧ｖａはアーク長に応じた電圧値とな
り、同図（Ｂ）に示すように、アーク電流ｉａは前述し
た内部インダクタンス値で定まる傾斜で下降又は変化す
る。アーク長の変動によって溶接負荷が変動したときの
上述した短絡電流ｉｓ及びアーク電流ｉａの変化の傾斜
が適正であれば安定した溶接状態となる。したがって、
安定した溶接状態を得るためには、上述した内部インダ
クタンス値を適正値に設定する必要がある。
波形図であり、同図（Ａ）は溶接電圧ｖの時間変化を示
し、同図（Ｂ）は溶接電流ｉの時間変化を示す。時刻ｔ
１〜ｔ２の短絡期間Ｔｓ中は、同図（Ａ）に示すよう
に、溶接電圧ｖは数［Ｖ］程度の短絡電圧ｖｓとなり、
同図（Ｂ）に示すように、短絡電流ｉｓは前述した内部
インダクタンス値で定まる傾斜で上昇する。続いて、時
刻ｔ２〜ｔ３のアーク期間Ｔａ中は、同図（Ａ）に示す
ように、アーク電圧ｖａはアーク長に応じた電圧値とな
り、同図（Ｂ）に示すように、アーク電流ｉａは前述し
た内部インダクタンス値で定まる傾斜で下降又は変化す
る。アーク長の変動によって溶接負荷が変動したときの
上述した短絡電流ｉｓ及びアーク電流ｉａの変化の傾斜
が適正であれば安定した溶接状態となる。したがって、
安定した溶接状態を得るためには、上述した内部インダ
クタンス値を適正値に設定する必要がある。
【０００５】図４は、前述したグロビュール移行域の電
圧・電流波形図であり、同図（Ａ）は溶接電圧ｖの時間
変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電流ｉの時間変化を示
す。時刻ｔ１において、溶滴が移行するとアーク長が急
に長くなり溶接負荷が変動するので、同図（Ａ）に示す
溶接電圧ｖ及び同図（Ｂ）に示す溶接電流ｉが変化す
る。これらの電圧・電流変化が適正であれば溶接状態は
安定になるので、電圧・電流変化を決める前述した内部
インダクタンス値を適正値に設定する必要がある。
圧・電流波形図であり、同図（Ａ）は溶接電圧ｖの時間
変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電流ｉの時間変化を示
す。時刻ｔ１において、溶滴が移行するとアーク長が急
に長くなり溶接負荷が変動するので、同図（Ａ）に示す
溶接電圧ｖ及び同図（Ｂ）に示す溶接電流ｉが変化す
る。これらの電圧・電流変化が適正であれば溶接状態は
安定になるので、電圧・電流変化を決める前述した内部
インダクタンス値を適正値に設定する必要がある。
【０００６】上述したように、消耗電極ガスシールドア
ーク溶接用の溶接電源装置では、溶接負荷の変動に対す
る溶接電圧及び溶接電流の変化を適正化して安定した溶
接状態を得るために、内部インダクタンス値を適正値に
設定する必要がある。しかしながら、数百［Ａ］が通電
する数百［μＨ］のインダクタンス値を有するリアクト
ルは、その体積が非常に大きくなり、かつ、その重量も
非常に重くなり、コストも高くなる。さらには、前述し
たように、リアクトルのインダクタンス値は、種々な溶
接条件に応じて１００〜５００［μＨ］の広い範囲で適
正値に設定する必要があるが、鉄芯にケーブルを巻いて
形成されるリアクトルにおいてインダクタンス値を任意
の値に変更することはできない。したがって、一般的に
は、標準的な溶接条件を想定してインダクタンス値を設
定しており、このために種々の溶接条件において最も安
定した溶接状態になるインダクタンス値ではないという
問題があった。
ーク溶接用の溶接電源装置では、溶接負荷の変動に対す
る溶接電圧及び溶接電流の変化を適正化して安定した溶
接状態を得るために、内部インダクタンス値を適正値に
設定する必要がある。しかしながら、数百［Ａ］が通電
する数百［μＨ］のインダクタンス値を有するリアクト
ルは、その体積が非常に大きくなり、かつ、その重量も
非常に重くなり、コストも高くなる。さらには、前述し
たように、リアクトルのインダクタンス値は、種々な溶
接条件に応じて１００〜５００［μＨ］の広い範囲で適
正値に設定する必要があるが、鉄芯にケーブルを巻いて
形成されるリアクトルにおいてインダクタンス値を任意
の値に変更することはできない。したがって、一般的に
は、標準的な溶接条件を想定してインダクタンス値を設
定しており、このために種々の溶接条件において最も安
定した溶接状態になるインダクタンス値ではないという
問題があった。
【０００７】上述した問題を解決するために、電子回路
によってリアクトルと等価な働きをさせるいわゆる電子
リアクトル制御が従来から提案されている。以下、この
制御方法について説明する。
によってリアクトルと等価な働きをさせるいわゆる電子
リアクトル制御が従来から提案されている。以下、この
制御方法について説明する。
【０００８】図２で前述した等価回路において、下式が
成立する。 Ｅ＝Ｒｉ・ｉ＋Ｌｉ・ｄｉ／ｄｔ＋ｖ……（１）式 こ但し、Ｅ［Ｖ］は出力電圧、Ｒｉ［Ω］は内部抵抗
値、Ｌｉ［Ｈ］は内部インダクタンス値、ｉ［Ａ］は溶
接電流及びｖ［Ｖ］は溶接電圧である。前述したよう
に、内部抵抗値Ｒｉは通常小さな値であり省略できるの
で、上記（１）式は下式のように整理することができ
る。 Ｅ−Ｌｉ・ｄｉ／ｄｔ＝ｖ……（２）式 上式に対応する等価回路が図５（Ａ）となる。
成立する。 Ｅ＝Ｒｉ・ｉ＋Ｌｉ・ｄｉ／ｄｔ＋ｖ……（１）式 こ但し、Ｅ［Ｖ］は出力電圧、Ｒｉ［Ω］は内部抵抗
値、Ｌｉ［Ｈ］は内部インダクタンス値、ｉ［Ａ］は溶
接電流及びｖ［Ｖ］は溶接電圧である。前述したよう
に、内部抵抗値Ｒｉは通常小さな値であり省略できるの
で、上記（１）式は下式のように整理することができ
る。 Ｅ−Ｌｉ・ｄｉ／ｄｔ＝ｖ……（２）式 上式に対応する等価回路が図５（Ａ）となる。
【０００９】ここで、制御出力電圧Ｅｃ＝Ｅ−Ｌｉ・ｄ
ｉ／ｄｔと定義すると、Ｅｃ＝ｖとなり、等価回路は図
５（Ｂ）となる。したがって、図５（Ａ）の内部インダ
クタンス値Ｌｉと等価な働きをさせるためには、上記の
制御出力電圧ＥｃがＥ−Ｌｉ・ｄｉ／ｄｔになるように
制御すればよいことになる。すなわち、電子リアクトル
制御の基本式は下式となる。 Ｅcr＝Ｅｒ−Ｌｒ・ｄｉ／ｄｔ……（３）式 但し、Ｅcr［Ｖ］は制御出力電圧設定値、Ｅｒ［Ｖ］は
出力電圧設定値、Ｌｒ［Ｈ］は内部インダクタンス値Ｌ
ｉ［Ｈ］と同一値のインダクタンス設定値、ｄｉ／ｄｔ
は溶接電流ｉの微分値である。電子リアクトル制御で
は、出力電圧設定値Ｅｒ及びインダクタンス設定値Ｌｒ
を予め設定し、溶接中の溶接電流の微分値を算出して上
記（３）式によって制御出力電圧設定値Ecrを演算し、
溶接電源装置の出力電圧が上記の制御出力電圧設定値Ｅ
crと略等しくなるように制御する。以上のように出力電
圧を制御することによって、図５（Ｂ）に示すように、
実際のリアクトルを回路に挿入することなく図５（Ａ）
に示すリアクトルの内部インダクタンス値Ｌｉと等価な
働きをさせることができる。そして、種々な溶接条件に
応じて、上記（３）式のインダクタンス設定値Ｌｒを所
望値に設定するだけで、最適なインダクタンス値を有す
る電子的なリアクトルを作り出すことができる。
ｉ／ｄｔと定義すると、Ｅｃ＝ｖとなり、等価回路は図
５（Ｂ）となる。したがって、図５（Ａ）の内部インダ
クタンス値Ｌｉと等価な働きをさせるためには、上記の
制御出力電圧ＥｃがＥ−Ｌｉ・ｄｉ／ｄｔになるように
制御すればよいことになる。すなわち、電子リアクトル
制御の基本式は下式となる。 Ｅcr＝Ｅｒ−Ｌｒ・ｄｉ／ｄｔ……（３）式 但し、Ｅcr［Ｖ］は制御出力電圧設定値、Ｅｒ［Ｖ］は
出力電圧設定値、Ｌｒ［Ｈ］は内部インダクタンス値Ｌ
ｉ［Ｈ］と同一値のインダクタンス設定値、ｄｉ／ｄｔ
は溶接電流ｉの微分値である。電子リアクトル制御で
は、出力電圧設定値Ｅｒ及びインダクタンス設定値Ｌｒ
を予め設定し、溶接中の溶接電流の微分値を算出して上
記（３）式によって制御出力電圧設定値Ecrを演算し、
溶接電源装置の出力電圧が上記の制御出力電圧設定値Ｅ
crと略等しくなるように制御する。以上のように出力電
圧を制御することによって、図５（Ｂ）に示すように、
実際のリアクトルを回路に挿入することなく図５（Ａ）
に示すリアクトルの内部インダクタンス値Ｌｉと等価な
働きをさせることができる。そして、種々な溶接条件に
応じて、上記（３）式のインダクタンス設定値Ｌｒを所
望値に設定するだけで、最適なインダクタンス値を有す
る電子的なリアクトルを作り出すことができる。
【００１０】ところで、図５（Ｂ）に示す制御出力電圧
Ｅｃは、インバータ制御溶接電源装置等によって形成さ
れるのが一般的である。したがって、インバータトラン
スの２次側のパルス状の出力を平滑するための数十［μ
Ｈ］程度の小さなインダクタンス値を有するリアクトル
を溶接電源装置内部に設けるのが一般的である。さら
に、溶接電源装置の出力端子と溶接トーチ又は母材を接
続する溶接ケーブルによる外部インダクタンス値も回路
に挿入されることになる。これらの内外部インダクタン
ス値をＬio［Ｈ］として表わすと、等価回路は図５
（Ｃ）となる。同図において、溶接条件に対応した適正
インダクタンス値をＬｍ［Ｈ］として表わすと、上記
（３）式は下式となる。 Ｅcr＝Ｅｒ−（Ｌｍ−Ｌioo）・ｄｉ／ｄｔ……（４）式 すなわち、インダクタンス設定値Ｌｒ＝Ｌｍ−Ｌioに設
定すればよいことになる。
Ｅｃは、インバータ制御溶接電源装置等によって形成さ
れるのが一般的である。したがって、インバータトラン
スの２次側のパルス状の出力を平滑するための数十［μ
Ｈ］程度の小さなインダクタンス値を有するリアクトル
を溶接電源装置内部に設けるのが一般的である。さら
に、溶接電源装置の出力端子と溶接トーチ又は母材を接
続する溶接ケーブルによる外部インダクタンス値も回路
に挿入されることになる。これらの内外部インダクタン
ス値をＬio［Ｈ］として表わすと、等価回路は図５
（Ｃ）となる。同図において、溶接条件に対応した適正
インダクタンス値をＬｍ［Ｈ］として表わすと、上記
（３）式は下式となる。 Ｅcr＝Ｅｒ−（Ｌｍ−Ｌioo）・ｄｉ／ｄｔ……（４）式 すなわち、インダクタンス設定値Ｌｒ＝Ｌｍ−Ｌioに設
定すればよいことになる。
【００１１】図６は、上述した電子リアクトル制御の溶
接電源装置のブロック図である。以下、同図を参照して
各回路ブロックについて説明する。出力制御回路ＩＮＶ
は、３相２００Ｖ等の商用電源を入力として、後述する
電圧誤差増幅信号Ａmpに従って、インバータ制御、チョ
ッパ制御等の出力制御を行い、出力電圧Ｅを出力する。
直流リアクトルＤＣＬは、前述した内外部インダクタン
ス値Ｌioに相当するリアクトルであり、出力を平滑す
る。出力電圧検出回路ＥＤは、上記の出力電圧Ｅを検出
して、出力電圧検出信号Ｅｄを出力する。溶接電流検出
回路ＩＤは、溶接電流ｉを検出して、溶接電流検出信号
ｉｄを出力する。
接電源装置のブロック図である。以下、同図を参照して
各回路ブロックについて説明する。出力制御回路ＩＮＶ
は、３相２００Ｖ等の商用電源を入力として、後述する
電圧誤差増幅信号Ａmpに従って、インバータ制御、チョ
ッパ制御等の出力制御を行い、出力電圧Ｅを出力する。
直流リアクトルＤＣＬは、前述した内外部インダクタン
ス値Ｌioに相当するリアクトルであり、出力を平滑す
る。出力電圧検出回路ＥＤは、上記の出力電圧Ｅを検出
して、出力電圧検出信号Ｅｄを出力する。溶接電流検出
回路ＩＤは、溶接電流ｉを検出して、溶接電流検出信号
ｉｄを出力する。
【００１２】電子リアクトル制御回路ＥＲＣは、上記の
溶接電流検出信号ｉｄを入力として、Ｌｒ・ｄｉ／ｄｔ
の演算を行う。ここで、インダクタンス設定値Ｌｒは、
前述したように、適正インダクタンス値ＬｍによってＬ
ｒ＝Ｌｍ−Ｌioに設定される。出力電圧設定回路ＥＲ
は、所望値の出力電圧設定信号Ｅｒを出力する。減算回
路ＳＵＢは、Ｅｒ−Ｌｒ・ｄｉ／ｄｔの減算を行い、制
御出力電圧設定信号Ｅcrを出力する。したがって、上記
の電子リアクトル制御回路ＥＲＣ及び減算回路ＳＵＢに
よって上記（３）式の演算を行っている。電圧誤差増幅
回路ＡＭＰは、上記の制御出力電圧設定信号Ｅcrと出力
電圧検出信号Ｅｄとの誤差を増幅して電圧誤差増幅信号
Ａmpを出力する。以上の動作によって、前述した図５
（Ｃ）の等価回路に対応する溶接電源装置が形成され
る。
溶接電流検出信号ｉｄを入力として、Ｌｒ・ｄｉ／ｄｔ
の演算を行う。ここで、インダクタンス設定値Ｌｒは、
前述したように、適正インダクタンス値ＬｍによってＬ
ｒ＝Ｌｍ−Ｌioに設定される。出力電圧設定回路ＥＲ
は、所望値の出力電圧設定信号Ｅｒを出力する。減算回
路ＳＵＢは、Ｅｒ−Ｌｒ・ｄｉ／ｄｔの減算を行い、制
御出力電圧設定信号Ｅcrを出力する。したがって、上記
の電子リアクトル制御回路ＥＲＣ及び減算回路ＳＵＢに
よって上記（３）式の演算を行っている。電圧誤差増幅
回路ＡＭＰは、上記の制御出力電圧設定信号Ｅcrと出力
電圧検出信号Ｅｄとの誤差を増幅して電圧誤差増幅信号
Ａmpを出力する。以上の動作によって、前述した図５
（Ｃ）の等価回路に対応する溶接電源装置が形成され
る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術の電子リアク
トル制御では、前述した（３）式Ｅcr＝Ｅｒ−Ｌｒ・ｄ
ｉ／ｄｔに基づいて出力電圧を制御する。そして、溶接
条件に応じて定まる適性インダクタンス値Ｌｍ及び内外
部インダクタンス値Ｌioによって、インダクタンス設定
値Ｌｒ＝Ｌｍ−Ｌioに設定する。しかし、溶接電源装置
の形式によって内部リアクトルの内部インダクタンス値
は異なるために、適正インダクタンス値Ｌｍが同一値で
あっても、溶接電源装置の形式ごとにインダクタンス設
定値Ｌｒを微調整する必要があり、微調整に手間がかか
る。さらに、溶接ケーブルによる外部インダクタンス値
は、溶接ケーブルの長さ及び引き回しによって大きく変
化するために、常に適正インダクタンス値Ｌｍに維持す
るにはインダクタンス設定値Ｌｒを外部インダクタンス
値に応じて微調整する必要がある。これを怠ると、適正
インダクタンス値から外れることになり、その結果、溶
接状態が不安定になる場合も生じる。
トル制御では、前述した（３）式Ｅcr＝Ｅｒ−Ｌｒ・ｄ
ｉ／ｄｔに基づいて出力電圧を制御する。そして、溶接
条件に応じて定まる適性インダクタンス値Ｌｍ及び内外
部インダクタンス値Ｌioによって、インダクタンス設定
値Ｌｒ＝Ｌｍ−Ｌioに設定する。しかし、溶接電源装置
の形式によって内部リアクトルの内部インダクタンス値
は異なるために、適正インダクタンス値Ｌｍが同一値で
あっても、溶接電源装置の形式ごとにインダクタンス設
定値Ｌｒを微調整する必要があり、微調整に手間がかか
る。さらに、溶接ケーブルによる外部インダクタンス値
は、溶接ケーブルの長さ及び引き回しによって大きく変
化するために、常に適正インダクタンス値Ｌｍに維持す
るにはインダクタンス設定値Ｌｒを外部インダクタンス
値に応じて微調整する必要がある。これを怠ると、適正
インダクタンス値から外れることになり、その結果、溶
接状態が不安定になる場合も生じる。
【００１４】そこで、本発明では、内外部インダクタン
ス値Ｌioが変化しても適正インダクタンス値Ｌｍを常に
維持する電子リアクトルを形成することができる溶接電
源装置の出力制御方法を提供する。
ス値Ｌioが変化しても適正インダクタンス値Ｌｍを常に
維持する電子リアクトルを形成することができる溶接電
源装置の出力制御方法を提供する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、図７に示
すように、溶接電源装置の出力電圧設定値Ｅｒと溶接電
圧の検出値ｖｄとの差に予め定めた係数を乗じた値に応
じて溶接電流ｉの変化量を算出して溶接電流ｉを制御す
ることを特徴とする溶接電源装置の出力制御方法であ
る。
すように、溶接電源装置の出力電圧設定値Ｅｒと溶接電
圧の検出値ｖｄとの差に予め定めた係数を乗じた値に応
じて溶接電流ｉの変化量を算出して溶接電流ｉを制御す
ることを特徴とする溶接電源装置の出力制御方法であ
る。
【００１６】第２の発明は、図８に示すように、溶接電
源装置の出力電圧Ｅを設定する出力電圧設定値Ｅｒ
［Ｖ］及び溶接電源装置の適正インダクタンス値Ｌｍを
設定するインダクタンス設定値Ｌｒ［Ｈ］を予め設定
し、溶接中の溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉを検出し、上記
溶接電圧検出値ｖｄ［Ｖ］を入力として電流設定変化量
ΔＩｒ＝（Ｅｒ−ｖｄ）／Ｌｒを演算し、この電流設定
変化量ΔＩｒを積分して溶接電流制御設定値Ｉrcを算出
し、上記溶接電流検出値ｉｄが上記溶接電流制御設定値
Ｉrcと略等しくなるように出力を制御することを特徴と
する溶接電源装置の出力制御方法である。
源装置の出力電圧Ｅを設定する出力電圧設定値Ｅｒ
［Ｖ］及び溶接電源装置の適正インダクタンス値Ｌｍを
設定するインダクタンス設定値Ｌｒ［Ｈ］を予め設定
し、溶接中の溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉを検出し、上記
溶接電圧検出値ｖｄ［Ｖ］を入力として電流設定変化量
ΔＩｒ＝（Ｅｒ−ｖｄ）／Ｌｒを演算し、この電流設定
変化量ΔＩｒを積分して溶接電流制御設定値Ｉrcを算出
し、上記溶接電流検出値ｉｄが上記溶接電流制御設定値
Ｉrcと略等しくなるように出力を制御することを特徴と
する溶接電源装置の出力制御方法である。
【００１７】第３の発明は、図９〜１１に示すように、
溶接電源装置の出力電圧Ｅを設定する出力電圧設定値Ｅ
ｒ［Ｖ］及び溶接電源装置の適正インダクタンス値Ｌｍ
を設定するインダクタンス設定値Ｌｒ［Ｈ］及び溶接電
源装置の外部特性の傾きＳを設定する外部特性傾き設定
値Ｓｒ［Ｖ／Ａ］を予め設定し、溶接中の溶接電圧ｖ及
び溶接電流ｉを検出し、上記溶接電圧検出値ｖｄ［Ｖ］
及び上記溶接電流検出値ｉｄ［Ａ］を入力として電流設
定変化量ΔＩｒ＝（Ｅｒ−ｖｄ−Ｓｒ・ｉｄ）／Ｌｒを
演算し、この電流設定変化量ΔＩｒを積分して溶接電流
制御設定値Ｉrcを算出し、上記溶接電流検出値ｉｄが上
記溶接電流制御設定値Ｉrcと略等しくなるように出力を
制御することを特徴とする溶接電源装置の出力制御方法
である。
溶接電源装置の出力電圧Ｅを設定する出力電圧設定値Ｅ
ｒ［Ｖ］及び溶接電源装置の適正インダクタンス値Ｌｍ
を設定するインダクタンス設定値Ｌｒ［Ｈ］及び溶接電
源装置の外部特性の傾きＳを設定する外部特性傾き設定
値Ｓｒ［Ｖ／Ａ］を予め設定し、溶接中の溶接電圧ｖ及
び溶接電流ｉを検出し、上記溶接電圧検出値ｖｄ［Ｖ］
及び上記溶接電流検出値ｉｄ［Ａ］を入力として電流設
定変化量ΔＩｒ＝（Ｅｒ−ｖｄ−Ｓｒ・ｉｄ）／Ｌｒを
演算し、この電流設定変化量ΔＩｒを積分して溶接電流
制御設定値Ｉrcを算出し、上記溶接電流検出値ｉｄが上
記溶接電流制御設定値Ｉrcと略等しくなるように出力を
制御することを特徴とする溶接電源装置の出力制御方法
である。
【００１８】第４の発明は、図１２〜１３に示すよう
に、溶接ワイヤと母材との間で短絡期間とアーク期間と
を繰り返す消耗電極ガスシールドアーク溶接に使用され
る溶接電源装置の出力制御方法において、溶接電流制御
設定値Ｉrcが、短絡発生後の予め定めた短絡初期時間Ｔ
si中のみ予め定めた小電流値の短絡初期電流設定値Ｉsi
に置換されることを特徴とする第２又は第３の発明記載
の溶接電源装置の出力制御方法である。
に、溶接ワイヤと母材との間で短絡期間とアーク期間と
を繰り返す消耗電極ガスシールドアーク溶接に使用され
る溶接電源装置の出力制御方法において、溶接電流制御
設定値Ｉrcが、短絡発生後の予め定めた短絡初期時間Ｔ
si中のみ予め定めた小電流値の短絡初期電流設定値Ｉsi
に置換されることを特徴とする第２又は第３の発明記載
の溶接電源装置の出力制御方法である。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。 ［実施の形態１］図７（Ａ）は、前述した図５（Ａ）に
対応しており、適正インダクタンス値Ｌｍを有する定電
圧特性の溶接電源装置の等価回路図である。同図におい
て、前述した（２）式と同様に下式が成立する。 Ｅ＝Ｌｍ・ｄｉ／ｄｔ＋ｖ 但し、Ｅ［Ｖ］は出力電圧、Ｌｍ［Ｈ］は適正インダク
タンス値、ｉ［Ａ］は溶接電流、ｖ［Ｖ］は溶接電圧で
ある。上式を整理すると、下式となる。 ｄｉ／ｄｔ＝（Ｅ−ｖ）／Ｌｍ 両辺を積分すると、下式となる。 ｉ＝∫（（Ｅ−ｖ）／Ｌｍ）・ｄｔ ここで、溶接電流ｉを溶接電流制御設定値Ｉrcに、出力
電圧Ｅを出力電圧設定値Ｅｒに、適正インダクタンス値
Ｌｍをインダクタンス設定値Ｌｒにそれぞれ置換する
と、下式となる。 Ｉrc＝∫（（Ｅｒ−ｖ）／Ｌｒ）・ｄｔ……（５）式 上式に対応する等価回路を図７（Ｂ）に示す。同図にお
いて、溶接電圧ｖを検出し定電流源ＣＣの溶接電流ｉに
相当する溶接電流制御設定値Ｉrcが、上記（５）の演算
値となるように制御する。これによって、溶接負荷の変
動に対する溶接電流ｉの変化は、図７（Ａ）と同一にな
る。したがって、上記（５）式が本発明の制御の基本式
となる。
て、図面を参照して説明する。 ［実施の形態１］図７（Ａ）は、前述した図５（Ａ）に
対応しており、適正インダクタンス値Ｌｍを有する定電
圧特性の溶接電源装置の等価回路図である。同図におい
て、前述した（２）式と同様に下式が成立する。 Ｅ＝Ｌｍ・ｄｉ／ｄｔ＋ｖ 但し、Ｅ［Ｖ］は出力電圧、Ｌｍ［Ｈ］は適正インダク
タンス値、ｉ［Ａ］は溶接電流、ｖ［Ｖ］は溶接電圧で
ある。上式を整理すると、下式となる。 ｄｉ／ｄｔ＝（Ｅ−ｖ）／Ｌｍ 両辺を積分すると、下式となる。 ｉ＝∫（（Ｅ−ｖ）／Ｌｍ）・ｄｔ ここで、溶接電流ｉを溶接電流制御設定値Ｉrcに、出力
電圧Ｅを出力電圧設定値Ｅｒに、適正インダクタンス値
Ｌｍをインダクタンス設定値Ｌｒにそれぞれ置換する
と、下式となる。 Ｉrc＝∫（（Ｅｒ−ｖ）／Ｌｒ）・ｄｔ……（５）式 上式に対応する等価回路を図７（Ｂ）に示す。同図にお
いて、溶接電圧ｖを検出し定電流源ＣＣの溶接電流ｉに
相当する溶接電流制御設定値Ｉrcが、上記（５）の演算
値となるように制御する。これによって、溶接負荷の変
動に対する溶接電流ｉの変化は、図７（Ａ）と同一にな
る。したがって、上記（５）式が本発明の制御の基本式
となる。
【００２０】図７（Ｃ）は、図５（Ｃ）で前述したよう
に、内外部インダクタンス値がＬioの場合の等価回路を
示す。同図において、上記（５）式のＬｒ＝Ｌｍのまま
で、溶接負荷の変動に対する溶接電流ｉの変化は同一と
なる。すばわち、内外部インダクタンス値Ｌioが変化し
ても、本発明の制御方法には影響を与えない。したがっ
て、溶接電源装置の形式によって内部インダクタンス値
が変化しても、かつ、溶接ケーブルの長さ及び引き回し
によって外部インダクタンス値が変化しても、上記
（５）式のインダクタンス設定値Ｌｒは常に適正インダ
クタンス値Ｌｍの設定のままでよい。
に、内外部インダクタンス値がＬioの場合の等価回路を
示す。同図において、上記（５）式のＬｒ＝Ｌｍのまま
で、溶接負荷の変動に対する溶接電流ｉの変化は同一と
なる。すばわち、内外部インダクタンス値Ｌioが変化し
ても、本発明の制御方法には影響を与えない。したがっ
て、溶接電源装置の形式によって内部インダクタンス値
が変化しても、かつ、溶接ケーブルの長さ及び引き回し
によって外部インダクタンス値が変化しても、上記
（５）式のインダクタンス設定値Ｌｒは常に適正インダ
クタンス値Ｌｍの設定のままでよい。
【００２１】上述したように、本発明の実施の形態１
は、溶接電源装置の出力電圧設定値Ｅｒと溶接電圧の検
出値ｖｄとの差（Ｅｒ−ｖｄ）に予め定めた係数１／Ｌ
ｒを乗じた値に応じて溶接電流ｉの変化量Δｉを算出し
て溶接電流ｉを制御する溶接電源装置の出力制御方法で
ある。
は、溶接電源装置の出力電圧設定値Ｅｒと溶接電圧の検
出値ｖｄとの差（Ｅｒ−ｖｄ）に予め定めた係数１／Ｌ
ｒを乗じた値に応じて溶接電流ｉの変化量Δｉを算出し
て溶接電流ｉを制御する溶接電源装置の出力制御方法で
ある。
【００２２】［実施の形態２］本発明の実施の形態２
は、溶接電源装置の出力電圧を設定する出力電圧設定値
Ｅｒ［Ｖ］及び溶接電源装置の適正インダクタンス値Ｌ
ｍを設定するインダクタンス設定値Ｌｒ［Ｈ］を予め設
定し、溶接中の溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉを検出し、上
記（５）式に基づいて、上記溶接電圧検出値ｖｄ［Ｖ］
を入力として電流設定変化量ΔＩｒ＝（Ｅｒ−ｖｄ）／
Ｌｒを演算し、この電流設定変化量ΔＩｒを積分して溶
接電流制御設定値Ｉrcを算出し、上記溶接電流検出値ｉ
ｄがこの溶接電流制御設定値Ｉrcと略等しくなるように
出力を制御する。
は、溶接電源装置の出力電圧を設定する出力電圧設定値
Ｅｒ［Ｖ］及び溶接電源装置の適正インダクタンス値Ｌ
ｍを設定するインダクタンス設定値Ｌｒ［Ｈ］を予め設
定し、溶接中の溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉを検出し、上
記（５）式に基づいて、上記溶接電圧検出値ｖｄ［Ｖ］
を入力として電流設定変化量ΔＩｒ＝（Ｅｒ−ｖｄ）／
Ｌｒを演算し、この電流設定変化量ΔＩｒを積分して溶
接電流制御設定値Ｉrcを算出し、上記溶接電流検出値ｉ
ｄがこの溶接電流制御設定値Ｉrcと略等しくなるように
出力を制御する。
【００２３】図８は、実施の形態２の溶接電源装置のブ
ロック図である。以下、同図を参照して各回路ブロック
について説明する。出力制御回路ＩＮＶは、３相２００
Ｖ等の商用電源を入力として、後述する電流誤差増幅信
号Ａpiに従って、インバータ制御、チョッパ制御等の出
力制御を行い、溶接電流ｉを出力する。直流リアクトル
ＤＣＬは、内外部インダクタンス値Ｌioに相当するリア
クトルであり、出力を平滑する。溶接電圧検出回路ＶＤ
は、溶接電圧ｖを検出して溶接電圧検出信号ｖｄを出力
する。溶接電流検出回路ＩＤは、溶接電流ｉを検出して
溶接電流検出信号ｉｄを出力する。
ロック図である。以下、同図を参照して各回路ブロック
について説明する。出力制御回路ＩＮＶは、３相２００
Ｖ等の商用電源を入力として、後述する電流誤差増幅信
号Ａpiに従って、インバータ制御、チョッパ制御等の出
力制御を行い、溶接電流ｉを出力する。直流リアクトル
ＤＣＬは、内外部インダクタンス値Ｌioに相当するリア
クトルであり、出力を平滑する。溶接電圧検出回路ＶＤ
は、溶接電圧ｖを検出して溶接電圧検出信号ｖｄを出力
する。溶接電流検出回路ＩＤは、溶接電流ｉを検出して
溶接電流検出信号ｉｄを出力する。
【００２４】出力電圧設定回路ＥＲは、所望値の出力電
圧設定信号Ｅｒを出力する。インダクタンス設定回路Ｌ
Ｒは、適正インダクタンス値Ｌｍに相当するインダクタ
ンス設定信号Ｌｒを出力する。電流設定変化量演算回路
ＤＩＲは、上記の溶接電圧検出信号ｖｄ、出力電圧設定
信号Ｅｒ及びインダクタンス設定信号Ｌｒを入力とし
て、（Ｅｒ−ｖｄ）／Ｌｒの演算を行い、電流設定変化
量信号ΔＩｒを出力する。積分回路ＩＩＲは、上記の電
流設定変化量信号ΔＩｒを積分して、溶接電流制御設定
信号Ｉrcを出力する。電流誤差増幅回路ＡＰＩは、上記
の溶接電流制御設定信号Ｉrcと溶接電流検出信号ｉｄと
の誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ａpiを出力する。
以上の動作によって、溶接電源装置は図７（Ｂ）及び
（Ｃ）で前述した定電流源ＣＣを形成することになる。
圧設定信号Ｅｒを出力する。インダクタンス設定回路Ｌ
Ｒは、適正インダクタンス値Ｌｍに相当するインダクタ
ンス設定信号Ｌｒを出力する。電流設定変化量演算回路
ＤＩＲは、上記の溶接電圧検出信号ｖｄ、出力電圧設定
信号Ｅｒ及びインダクタンス設定信号Ｌｒを入力とし
て、（Ｅｒ−ｖｄ）／Ｌｒの演算を行い、電流設定変化
量信号ΔＩｒを出力する。積分回路ＩＩＲは、上記の電
流設定変化量信号ΔＩｒを積分して、溶接電流制御設定
信号Ｉrcを出力する。電流誤差増幅回路ＡＰＩは、上記
の溶接電流制御設定信号Ｉrcと溶接電流検出信号ｉｄと
の誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ａpiを出力する。
以上の動作によって、溶接電源装置は図７（Ｂ）及び
（Ｃ）で前述した定電流源ＣＣを形成することになる。
【００２５】［実施の形態３］本発明の実施の形態３
は、前述した実施の形態２において、溶接電源装置の外
部特性の傾きＳ［Ｖ／Ａ］を所望値に設定することがで
きる出力制御方法である。すなわち、本発明の実施の形
態３は、出力電圧設定値Ｅｒ［Ｖ］及びインダクタンス
設定値Ｌｒ［Ｈ］及適正外部特性傾き設定値Ｓｒ［Ｖ／
Ａ］を予め設定し、溶接中の溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉ
を検出し、この溶接電圧検出値ｖｄ［Ｖ］及び溶接電流
検出値ｉｄ［Ａ］を入力として電流設定変化量ΔＩｒ＝
（Ｅｒ−ｖｄ−Ｓｒ・ｉｄ）／Ｌｒを演算し、この電流
設定変化量ΔＩｒを積分して溶接電流制御設定値Ｉrcを
算出し、上記溶接電流検出値ｉｄがこの溶接電流制御設
定値Ｉrcと略等しくなるように出力を制御する。
は、前述した実施の形態２において、溶接電源装置の外
部特性の傾きＳ［Ｖ／Ａ］を所望値に設定することがで
きる出力制御方法である。すなわち、本発明の実施の形
態３は、出力電圧設定値Ｅｒ［Ｖ］及びインダクタンス
設定値Ｌｒ［Ｈ］及適正外部特性傾き設定値Ｓｒ［Ｖ／
Ａ］を予め設定し、溶接中の溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉ
を検出し、この溶接電圧検出値ｖｄ［Ｖ］及び溶接電流
検出値ｉｄ［Ａ］を入力として電流設定変化量ΔＩｒ＝
（Ｅｒ−ｖｄ−Ｓｒ・ｉｄ）／Ｌｒを演算し、この電流
設定変化量ΔＩｒを積分して溶接電流制御設定値Ｉrcを
算出し、上記溶接電流検出値ｉｄがこの溶接電流制御設
定値Ｉrcと略等しくなるように出力を制御する。
【００２６】図９（Ａ）は、前述した図２に対応してお
り、適正インダクタンス値Ｌｍ及び適正抵抗値Ｒｍを有
する定電圧特性の溶接電源装置の等価回路図である。同
図において、前述した（１）式と同様に下式が成立す
る。 Ｅ＝Ｒｍ・ｉ＋Ｌｍ・ｄｉ／ｄｔ＋ｖ……（６）式 但し、Ｅ［Ｖ］は出力電圧、Ｒｍ［Ω］は適正抵抗値、
Ｌｍ［Ｈ］は適正インダクタンス値、ｉ［Ａ］は溶接電
流、ｖ［Ｖ］は溶接電圧である。上式において、電流変
化ｄｉ／ｄｔ＝０のときの溶接電圧ｖと溶接電流ｉとの
関係が外部特性となる。ｄｉ／ｄｔ＝０を上式に代入す
ると、下式となる。 ｖ＝Ｅ−Ｒｍ・ｉ 上式をグラフで表わすと図１０となる。同図において、
横軸は溶接電流ｉを示し、縦軸は溶接電圧ｖを示す。Ｒ
ｍ≧０であるので、グラフは右下がりの直線となり、直
線の傾きＳｍ［Ｖ／Ａ］＝Ｒｍ［Ω］となる。したがっ
て、上記（６）式において、Ｒｍ＝Ｓｍを代入すると、
下式となる。 Ｅ＝Ｓｍ・ｉ＋Ｌｍ・ｄｉ／ｄｔ＋ｖ 上式を整理すると、下式となる。 ｄｉ／ｄｔ＝（Ｅ−ｖ−Ｓｍ・ｉ）／Ｌｍ 両辺を積分すると、下式となる。 ｉ＝∫（（Ｅ−ｖ−Ｓｍ・ｉ）／Ｌｍ）・ｄｔ ここで、溶接電流ｉを溶接電流制御設定値Ｉrcに、出力
電圧Ｅを出力電圧設定値Ｅｒに、適正外部特性傾きＳｍ
を外部特性傾き設定値Ｓｒに、適正インダクタンス値Ｌ
ｍをインダクタンス設定値Ｌｒにそれぞれ置換すると、
下式となる。 Ｉrc＝∫（（Ｅｒ−ｖ−Ｓｒ・ｉ）／Ｌｒ）・ｄｔ……（７）式 上式に対応する等価回路を図９（Ｂ）に示す。同図にお
いて、溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉを検出し、定電流源Ｃ
Ｃの溶接電流ｉに相当する溶接電流制御設定値Ｉrcが、
上記（７）式の演算値となるように制御する。これによ
って、溶接負荷の変動に対する溶接電流ｉの変化は、図
９（Ａ）と同一になる。したがって、上記（７）式が実
施の形態３の制御の基本式となる。
り、適正インダクタンス値Ｌｍ及び適正抵抗値Ｒｍを有
する定電圧特性の溶接電源装置の等価回路図である。同
図において、前述した（１）式と同様に下式が成立す
る。 Ｅ＝Ｒｍ・ｉ＋Ｌｍ・ｄｉ／ｄｔ＋ｖ……（６）式 但し、Ｅ［Ｖ］は出力電圧、Ｒｍ［Ω］は適正抵抗値、
Ｌｍ［Ｈ］は適正インダクタンス値、ｉ［Ａ］は溶接電
流、ｖ［Ｖ］は溶接電圧である。上式において、電流変
化ｄｉ／ｄｔ＝０のときの溶接電圧ｖと溶接電流ｉとの
関係が外部特性となる。ｄｉ／ｄｔ＝０を上式に代入す
ると、下式となる。 ｖ＝Ｅ−Ｒｍ・ｉ 上式をグラフで表わすと図１０となる。同図において、
横軸は溶接電流ｉを示し、縦軸は溶接電圧ｖを示す。Ｒ
ｍ≧０であるので、グラフは右下がりの直線となり、直
線の傾きＳｍ［Ｖ／Ａ］＝Ｒｍ［Ω］となる。したがっ
て、上記（６）式において、Ｒｍ＝Ｓｍを代入すると、
下式となる。 Ｅ＝Ｓｍ・ｉ＋Ｌｍ・ｄｉ／ｄｔ＋ｖ 上式を整理すると、下式となる。 ｄｉ／ｄｔ＝（Ｅ−ｖ−Ｓｍ・ｉ）／Ｌｍ 両辺を積分すると、下式となる。 ｉ＝∫（（Ｅ−ｖ−Ｓｍ・ｉ）／Ｌｍ）・ｄｔ ここで、溶接電流ｉを溶接電流制御設定値Ｉrcに、出力
電圧Ｅを出力電圧設定値Ｅｒに、適正外部特性傾きＳｍ
を外部特性傾き設定値Ｓｒに、適正インダクタンス値Ｌ
ｍをインダクタンス設定値Ｌｒにそれぞれ置換すると、
下式となる。 Ｉrc＝∫（（Ｅｒ−ｖ−Ｓｒ・ｉ）／Ｌｒ）・ｄｔ……（７）式 上式に対応する等価回路を図９（Ｂ）に示す。同図にお
いて、溶接電圧ｖ及び溶接電流ｉを検出し、定電流源Ｃ
Ｃの溶接電流ｉに相当する溶接電流制御設定値Ｉrcが、
上記（７）式の演算値となるように制御する。これによ
って、溶接負荷の変動に対する溶接電流ｉの変化は、図
９（Ａ）と同一になる。したがって、上記（７）式が実
施の形態３の制御の基本式となる。
【００２７】図９（Ｃ）は、図７（Ｃ）で前述したよう
に、内外部インダクタンス値がＬioであり、内部抵抗及
び溶接ケーブルによる外部抵抗を合わせた内外部抵抗値
がＲioである場合の等価回路を示す。同図において、上
記（７）式のＬｒ＝Ｌｍ及びＳｒ＝Ｓｍのままで、溶接
負荷の変動に対する溶接電流ｉの変化は同一となる。す
ばわち、内外部インダクタンス値Ｌio及び内外部抵抗値
Ｒioが変化しても、実施の形態３の制御方法には影響を
与えない。したがって、溶接電源装置の形式によって内
部インダクタンス値及び内部抵抗値が変化しても、か
つ、溶接ケーブルの長さ及び引き回しによって外部イン
ダクタンス値及び外部抵抗値が変化しても、上記（７）
式のインダクタンス設定値Ｌｒ及び外部特性傾き設定値
Ｓｒは常に適正インダクタンス値Ｌｍ及び適正外部特性
傾きＳｍの設定のままでよい。
に、内外部インダクタンス値がＬioであり、内部抵抗及
び溶接ケーブルによる外部抵抗を合わせた内外部抵抗値
がＲioである場合の等価回路を示す。同図において、上
記（７）式のＬｒ＝Ｌｍ及びＳｒ＝Ｓｍのままで、溶接
負荷の変動に対する溶接電流ｉの変化は同一となる。す
ばわち、内外部インダクタンス値Ｌio及び内外部抵抗値
Ｒioが変化しても、実施の形態３の制御方法には影響を
与えない。したがって、溶接電源装置の形式によって内
部インダクタンス値及び内部抵抗値が変化しても、か
つ、溶接ケーブルの長さ及び引き回しによって外部イン
ダクタンス値及び外部抵抗値が変化しても、上記（７）
式のインダクタンス設定値Ｌｒ及び外部特性傾き設定値
Ｓｒは常に適正インダクタンス値Ｌｍ及び適正外部特性
傾きＳｍの設定のままでよい。
【００２８】上述した実施の形態３において、適正イン
ダクタンス値Ｌｍに加えて適正外部特性傾き設定値Ｓｍ
を設定する理由は、以下のとおりである。すなわち、適
正外部特性傾きＳｍは、鉄鋼の炭酸ガスアーク溶接又は
ＭＡＧ溶接では、０．０２〜０．０５［Ｖ／Ａ］程度で
あり、アルミニウムのＭＩＧ溶接では０．０８〜０．１
５［Ｖ／Ａ］程度である。したがって、溶接ワイヤの材
質、溶接法等によって、安定した溶接状態を得るために
は、外部特性傾きを適正値に設定する必要がある。
ダクタンス値Ｌｍに加えて適正外部特性傾き設定値Ｓｍ
を設定する理由は、以下のとおりである。すなわち、適
正外部特性傾きＳｍは、鉄鋼の炭酸ガスアーク溶接又は
ＭＡＧ溶接では、０．０２〜０．０５［Ｖ／Ａ］程度で
あり、アルミニウムのＭＩＧ溶接では０．０８〜０．１
５［Ｖ／Ａ］程度である。したがって、溶接ワイヤの材
質、溶接法等によって、安定した溶接状態を得るために
は、外部特性傾きを適正値に設定する必要がある。
【００２９】図１１は、上述した実施の形態３の溶接電
源装置のブロック図である。同図において、前述した図
８と同一の回路ブロックには同一符号を付し、それらの
説明は省略する。以下、図８とは異なる点線で示す回路
ブロックについて、同図を参照して説明する。
源装置のブロック図である。同図において、前述した図
８と同一の回路ブロックには同一符号を付し、それらの
説明は省略する。以下、図８とは異なる点線で示す回路
ブロックについて、同図を参照して説明する。
【００３０】外部特性傾き設定回路ＳＲは、所望値の外
部特性傾き設定信号Ｓｒを出力する。第２の電流設定変
化量演算回路ＤＩＲ２は、溶接電圧検出信号ｖｄ、溶接
電流検出信号ｉｄ、出力電圧設定信号Ｅｒ、インダクタ
ンス設定信号Ｌｒ及び上記の外部特性傾き設定信号Ｓｒ
を入力として、（Ｅｒ−ｖｄ−Ｓｒ・ｉｄ）／Ｌｒの演
算を行い、電流設定変化量信号ΔＩｒを出力する。
部特性傾き設定信号Ｓｒを出力する。第２の電流設定変
化量演算回路ＤＩＲ２は、溶接電圧検出信号ｖｄ、溶接
電流検出信号ｉｄ、出力電圧設定信号Ｅｒ、インダクタ
ンス設定信号Ｌｒ及び上記の外部特性傾き設定信号Ｓｒ
を入力として、（Ｅｒ−ｖｄ−Ｓｒ・ｉｄ）／Ｌｒの演
算を行い、電流設定変化量信号ΔＩｒを出力する。
【００３１】［実施の形態４］本発明の実施の形態４
は、溶接ワイヤと母材との間で短絡期間とアーク期間と
を繰り返す消耗電極ガスシールドアーク溶接に使用され
る溶接電源装置の出力制御方法において、実施の形態２
〜３に記載する溶接電流制御設定値Ｉrcが、短絡発生後
の予め定めた短絡初期時間Ｔsi中のみ予め定めた小電流
値の短絡初期電流設定値Ｉsiに置換される溶接電源装置
の出力制御方法である。短絡初期時間Ｔsi中の溶接電流
値を小電流値にする理由は、以下のとおりである。すな
わち、短絡発生直後に溶接電流値が増加すると、短絡状
態が短時間で解除されて溶滴移行を伴わない微小短絡が
発生しやすくなり、その結果スパッタが多く発生してビ
ード外観も悪くなる。短絡直後の溶接電流値を小さくす
ると、微小短絡の発生を低減することができ、その結果
スパッタも少なくなりビード外観もよくなる。以下、図
面を参照して説明する。
は、溶接ワイヤと母材との間で短絡期間とアーク期間と
を繰り返す消耗電極ガスシールドアーク溶接に使用され
る溶接電源装置の出力制御方法において、実施の形態２
〜３に記載する溶接電流制御設定値Ｉrcが、短絡発生後
の予め定めた短絡初期時間Ｔsi中のみ予め定めた小電流
値の短絡初期電流設定値Ｉsiに置換される溶接電源装置
の出力制御方法である。短絡初期時間Ｔsi中の溶接電流
値を小電流値にする理由は、以下のとおりである。すな
わち、短絡発生直後に溶接電流値が増加すると、短絡状
態が短時間で解除されて溶滴移行を伴わない微小短絡が
発生しやすくなり、その結果スパッタが多く発生してビ
ード外観も悪くなる。短絡直後の溶接電流値を小さくす
ると、微小短絡の発生を低減することができ、その結果
スパッタも少なくなりビード外観もよくなる。以下、図
面を参照して説明する。
【００３２】図１２は、短絡を伴う消耗電極ガスシール
ドアーク溶接の電圧・電流波形図であり、同図（Ａ）は
溶接電圧ｖの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電流ｉ
の時間変化を示す。時刻ｔ１において短絡が発生する
と、同図（Ａ）に示すように、溶接電圧ｖは数［Ｖ］程
度の低い値となる。したがって、前述した実施の形態２
の（５）式又は実施の形態３の（７）式において、Ｅｒ
−ｖ＞０となるので溶接電流制御設定値Ｉrcは、同図
（Ｂ）に示すように増加する。前述したように、短絡直
後に溶接電流ｉが増加すると、微小短絡が多く発生する
ために、ビード外観が悪くなる。これを抑制するため
に、同図（Ｂ）に示すように、短絡発生後の予め定めた
短絡初期時間Ｔsi中は、予め定めた小電流値の短絡初期
電流Ｉsiを通電する。
ドアーク溶接の電圧・電流波形図であり、同図（Ａ）は
溶接電圧ｖの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電流ｉ
の時間変化を示す。時刻ｔ１において短絡が発生する
と、同図（Ａ）に示すように、溶接電圧ｖは数［Ｖ］程
度の低い値となる。したがって、前述した実施の形態２
の（５）式又は実施の形態３の（７）式において、Ｅｒ
−ｖ＞０となるので溶接電流制御設定値Ｉrcは、同図
（Ｂ）に示すように増加する。前述したように、短絡直
後に溶接電流ｉが増加すると、微小短絡が多く発生する
ために、ビード外観が悪くなる。これを抑制するため
に、同図（Ｂ）に示すように、短絡発生後の予め定めた
短絡初期時間Ｔsi中は、予め定めた小電流値の短絡初期
電流Ｉsiを通電する。
【００３３】図１３は、上述した実施の形態４の溶接電
源装置のブロック図である。同図は、図１１で前述した
実施の形態３の溶接電源装置に短絡初期電流制御を付加
したものである。同図において、前述した図１１と同一
の回路ブロックには同一符号を付し、それらの説明は省
略する。以下、図１１とは異なる点線で示す回路ブロッ
クについて、同図を参照して説明する。
源装置のブロック図である。同図は、図１１で前述した
実施の形態３の溶接電源装置に短絡初期電流制御を付加
したものである。同図において、前述した図１１と同一
の回路ブロックには同一符号を付し、それらの説明は省
略する。以下、図１１とは異なる点線で示す回路ブロッ
クについて、同図を参照して説明する。
【００３４】短絡判別回路ＳＤは、溶接電圧ｖを入力と
して短絡状態を判別してＨｉｇｈレベルとなる短絡判別
信号Ｓｄを出力する。短絡初期時間タイマ回路ＴＳＩ
は、上記の短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）
に変化した時点から予め定めた時間だけＨｉｇｈレベル
となる短絡初期時間信号Ｔsiを出力する。短絡初期電流
設定回路ＩＳＩは、予め定めた短絡初期電流設定信号Ｉ
siを出力する。電流設定切換回路ＩＳＷは、上記の短絡
初期時間信号ＴsiがＨｉｇｈレベルのときには上記の短
絡初期電流設定信号Ｉsiを電流設定切換信号Ｉswとして
出力し、Ｌｏｗレベルのときには溶接電流制御設定信号
Ｉrcを電流設定切換信号Ｉswとして出力する。溶接電流
ｉは、この電流設定切換信号Ｉswに従って制御される。
して短絡状態を判別してＨｉｇｈレベルとなる短絡判別
信号Ｓｄを出力する。短絡初期時間タイマ回路ＴＳＩ
は、上記の短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）
に変化した時点から予め定めた時間だけＨｉｇｈレベル
となる短絡初期時間信号Ｔsiを出力する。短絡初期電流
設定回路ＩＳＩは、予め定めた短絡初期電流設定信号Ｉ
siを出力する。電流設定切換回路ＩＳＷは、上記の短絡
初期時間信号ＴsiがＨｉｇｈレベルのときには上記の短
絡初期電流設定信号Ｉsiを電流設定切換信号Ｉswとして
出力し、Ｌｏｗレベルのときには溶接電流制御設定信号
Ｉrcを電流設定切換信号Ｉswとして出力する。溶接電流
ｉは、この電流設定切換信号Ｉswに従って制御される。
【００３５】上記では実施の形態３に短絡初期電流制御
を付加した場合について説明したが、図８で前述した実
施の形態２の溶接電源装置に付加する場合も同様であ
る。
を付加した場合について説明したが、図８で前述した実
施の形態２の溶接電源装置に付加する場合も同様であ
る。
【００３６】
【発明の効果】本発明の溶接電源装置の出力制御方法に
よれば、内外部インダクタンス値Ｌioに影響されること
なく適正インダクタンス値Ｌｍを電子的に形成すること
ができるので、溶接負荷の変動に対して溶接電圧及び溶
接電流の変化が適正になり、安定した溶接状態を得るこ
とができる。さらに、本発明の実施の形態３では、上記
の効果に加えて溶接電源装置の外部特性傾きを種々の溶
接条件に応じて適正値に設定することができるので、さ
らに溶接状態が安定化する。さらに、本発明の実施の形
態４では、短絡発生直後の溶接電流の増加を抑制するこ
とができるので、微小短絡の発生が少なくなり溶接品質
が良好になる。
よれば、内外部インダクタンス値Ｌioに影響されること
なく適正インダクタンス値Ｌｍを電子的に形成すること
ができるので、溶接負荷の変動に対して溶接電圧及び溶
接電流の変化が適正になり、安定した溶接状態を得るこ
とができる。さらに、本発明の実施の形態３では、上記
の効果に加えて溶接電源装置の外部特性傾きを種々の溶
接条件に応じて適正値に設定することができるので、さ
らに溶接状態が安定化する。さらに、本発明の実施の形
態４では、短絡発生直後の溶接電流の増加を抑制するこ
とができるので、微小短絡の発生が少なくなり溶接品質
が良好になる。
【図１】従来技術の消耗電極ガスシールドアーク溶接装
置の構成図
置の構成図
【図２】図１の等価回路図
【図３】従来技術における短絡移行溶接の電圧・電流波
形図
形図
【図４】従来技術におけるグロビュール移行溶接の電圧
・電流波形図
・電流波形図
【図５】従来技術の電子リアクトル制御を説明するため
の等価回路図
の等価回路図
【図６】従来技術の電子リアクトル制御溶接電源装置の
ブロック図
ブロック図
【図７】本発明の実施の形態１を説明するための等価回
路図
路図
【図８】本発明の実施の形態２の溶接電源装置のブロッ
ク図
ク図
【図９】本発明の実施の形態３を説明するための等価回
路図
路図
【図１０】本発明の実施の形態３によって形成される外
部特性図
部特性図
【図１１】本発明の実施の形態３の溶接電源装置のブロ
ック図
ック図
【図１２】本発明の実施の形態４を説明するための電圧
・電流波形図
・電流波形図
【図１３】本発明の実施の形態４の溶接電源装置のブロ
ック図
ック図
１ 溶接ワイヤ
２ 母材
３ アーク
４ 溶接トーチ
４ａ 給電チップ
ＡＭＰ 電圧誤差増幅回路
Ａmp 電圧誤差増幅信号
ＡＰＩ 電流誤差増幅回路
Ａpi 電流誤差増幅信号
ＣＣ 定電流源
ＤＣＬ 直流リアクトル
ＤＩＲ 電流設定変化量演算回路
ＤＩＲ２ 第２の電流設定変化量演算回路
Ｅ 定電圧源、出力電圧
Ｅｃ 制御出力電圧
Ｅcr 制御出力電圧設定信号
ＥＤ 出力電圧検出回路
Ｅｄ 出力電圧検出信号
ＥＲ 出力電圧設定回路
Ｅｒ 出力電圧設定信号
ＥＲＣ 電子リアクトル制御回路
ｉ 溶接電流
ｉａ アーク電流
ＩＤ 溶接電流検出回路
ｉｄ 溶接電流検出信号
ＩＩＲ 積分回路
ＩＮＶ 出力制御回路
Ｉrc 溶接電流制御設定信号
ｉｓ 短絡電流
ＩＳＩ 短絡初期電流設定回路
Ｉsi 短絡初期電流（設定信号）
ＩＳＷ 電流設定切換回路
Ｉsw 電流設定切換信号
Ｌｉ 内部インダクタンス値
Ｌio 内外部インダクタンス値
Ｌｍ 適正インダクタンス値
ＬＲ インダクタンス設定回路
Ｌｒ インダクタンス設定信号
ＰＳ 溶接電源装置
Ｒｉ 内部抵抗値
Ｒio 内外部抵抗値
Ｒｍ 適正抵抗値
ＳＤ 短絡判別回路
Ｓｄ 短絡判別信号
ＳＲ 外部特性傾き設定回路
Ｓｒ 外部特性傾き設定信号
ＳＵＢ 減算回路
Ｔａ アーク期間
Ｔｓ 短絡期間
ＴＳＩ 短絡初期時間タイマ回路
Ｔsi 短絡初期時間（信号）
ｖ 溶接電圧
ｖａ アーク電圧
ＶＤ 溶接電圧検出回路
ｖｄ 溶接電圧検出信号
ｖｓ 短絡電圧
ＷＭ ワイヤ送給モータ
ΔＩｒ 電流設定変化量（信号）
Claims (4)
- 【請求項１】 溶接電源装置の出力電圧設定値と溶接電
圧の検出値との差に予め定めた係数を乗じた値に応じて
溶接電流の変化量を算出して溶接電流を制御することを
特徴とする溶接電源装置の出力制御方法。 - 【請求項２】 溶接電源装置の出力電圧を設定する出力
電圧設定値Ｅｒ［Ｖ］及び溶接電源装置の適正インダク
タンス値を設定するインダクタンス設定値Ｌｒ［Ｈ］を
予め設定し、 溶接中の溶接電圧及び溶接電流を検出し、前記溶接電圧
検出値ｖｄ［Ｖ］を入力として電流設定変化量ΔＩｒ＝
（Ｅｒ−ｖｄ）／Ｌｒを演算し、この電流設定変化量Δ
Ｉｒを積分して溶接電流制御設定値を算出し、前記溶接
電流検出値が前記溶接電流制御設定値と略等しくなるよ
うに出力を制御することを特徴とする溶接電源装置の出
力制御方法。 - 【請求項３】 溶接電源装置の出力電圧を設定する出力
電圧設定値Ｅｒ［Ｖ］及び溶接電源装置の適正インダク
タンス値を設定するインダクタンス設定値Ｌｒ［Ｈ］及
び溶接電源装置の外部特性の傾きを設定する外部特性傾
き設定値Ｓｒ［Ｖ／Ａ］を予め設定し、 溶接中の溶接電圧及び溶接電流を検出し、前記溶接電圧
検出値ｖｄ［Ｖ］及び前記溶接電流検出値ｉｄ［Ａ］を
入力として電流設定変化量ΔＩｒ＝（Ｅｒ−ｖｄ−Ｓｒ
・ｉｄ）／Ｌｒを演算し、この電流設定変化量ΔＩｒを
積分して溶接電流制御設定値を算出し、前記溶接電流検
出値が前記溶接電流制御設定値と略等しくなるように出
力を制御することを特徴とする溶接電源装置の出力制御
方法。 - 【請求項４】 溶接ワイヤと母材との間で短絡期間とア
ーク期間とを繰り返す消耗電極ガスシールドアーク溶接
に使用される溶接電源装置の出力制御方法において、 溶接電流制御設定値が、短絡発生後の予め定めた短絡初
期時間中のみ予め定めた小電流値の短絡初期電流設定値
に置換されることを特徴とする請求項２又は請求項３記
載の溶接電源装置の出力制御方法。
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| JP2002111652A JP3833137B2 (ja) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | 溶接電源装置の出力制御方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2009510994A (ja) * | 2005-10-07 | 2009-03-12 | ディスペース デジタル シグナル プロセッシング アンド コントロール エンジニアリング ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 電気的／電子的な負荷をシミュレートする方法と装置 |
| CN101497147A (zh) * | 2008-02-01 | 2009-08-05 | 株式会社大亨 | 焊接电源的输出控制方法 |
| JP2010125458A (ja) * | 2008-11-25 | 2010-06-10 | Daihen Corp | 溶接電源の出力制御方法 |
| CN102615385A (zh) * | 2011-01-27 | 2012-08-01 | 株式会社大亨 | 焊接用电源装置以及焊接机 |
| CN102699486A (zh) * | 2012-03-02 | 2012-10-03 | 深圳麦格米特电气股份有限公司 | 一种电弧焊焊接电源输出特性控制方法 |
| JP2013146772A (ja) * | 2012-01-20 | 2013-08-01 | Daihen Corp | 溶接用電源装置 |
| JP2015036146A (ja) * | 2013-08-10 | 2015-02-23 | 株式会社ダイヘン | 短絡期間の溶接電流制御方法 |
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- 2002-04-15 JP JP2002111652A patent/JP3833137B2/ja not_active Expired - Fee Related
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