JP2005313229A - 有芯電極に対して波形特性制御を用いた電気アーク溶接機システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各波形が、少なくとも18kHzの周波数で生成された多数の短絡電流パルスの各々の振幅によって形成される特性を有し、前記特性が、前記短絡電流パルスを制御する波形整形器に対する入力信号によって決まる、一連の波形における個々の波形を生成するための高周波スイッチングデバイスと、特定の種類の電極を表わす特性信号を生成する回路と、前記特性信号に基づいて前記入力信号を選択し、それにより前記波形整形器が、電源に、特定の種類の有芯電極のための特定の波形特性を生成させる選択回路とを備える電源によって、シースおよびコアを有する前記特定の種類の有芯電極と、被加工物との間に、前記一連の交流波形の形で溶接プロセスを生成する電気アーク溶接機。
【選択図】図1
Description
本発明のまた別の目的は、上記溶接機および方法が、比較的短いアーク長を生じ、かつ沖合のパイプライン溶接および一般的なパイプライン溶接の場合に、強風状況において利用される、上述したような溶接機および方法の提供である。
本発明のさらに他の目的は、溶接機および方法が、正の直流、負の直流、好ましくは交流で作動することができる有芯電極を用いる、上述したような溶接機および方法の提供である。
本発明を用いることにより、溶接プロセスに用いる交流波形のための厳密な特性が選択され、それにより、シース912およびコア914は、略同じ速度で溶融する。上記シールドの溶融を、上記コアの溶融に対して適切に調整することに対しての失敗は、パイプライン溶接に対して、有芯電極を用いた交流溶接の利用を拒絶する理由になる。本発明の利点は、外部シールドガスを必要としないプロセスである。これが発生した場合、シールドガスSGおよび他のシールド構成要素は、シース912から溶融金属より早く生成される。本発明を用いることにより、この特徴は、プログラム700を用いて、溶接動作のための波形を厳密にプロファイルすることによって得ることができる。従来、そのような調整は可能ではなかった。プログラム700または同様のプログラムの発明が、本発明を可能にした。それらのプログラムは、個々の有芯電極に対して明確に調整されている波形を生成して、該有芯電極を、溶接動作中に、溶融金属を大気の汚染に対して保護するように、交流溶接プロセスに用いることができるようにする。
222 整流器
224 パルス幅変調器
240 波形整形器
900 溶接機
910 電極
912 シース
914 コア
920 電源
Claims (22)
- シースおよびコアを有する特定のタイプの有芯電極と被加工物との間に、電源により、一連の交流波形による溶接プロセスを生成するようにした電気アーク溶接機において、
前記一連の波形において、個々の波形を生成するための高周波スイッチングデバイスであって、各波形が、少なくとも18kHzの周波数で生成される多数の短絡電流パルスの各々の振幅によって形成される特性を有し、前記特性が、前記短絡電流パルスを制御する波形整形器に対する入力信号によって決定される高周波スイッチングデバイスと、
前記電極のタイプを示す特性信号を生成する回路と、
前記特性信号に基づいて前記入力信号を選択する選択回路とからなり、
これにより、前記波形整形器が、前記電源に、前記特定のタイプの有芯電極のための波形特性を生成させるように構成したことを特徴とする電気アーク溶接機。 - 前記波形整形器が、前記選択された波形の特性を決定するために、パルス幅変調器を制御することを特徴とする請求項1記載の電気アーク溶接機。
- 前記選択回路が、前記特性信号に基づいて、入力信号を出力するためのデータルックアップデバイスであることを特徴とする請求項1または2記載の電気アーク溶接機。
- 前記高速スイッチングデバイスがインバータであることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電気アーク溶接機。
- 前記選択された波形特性が、前記シースおよびコアをほぼ同じ速度で溶融せしめることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の電気アーク溶接機。
- 前記選択された波形特性が、リーディングエッジを有すると共に、前記シースの溶融を制御するための傾斜部分を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の電気アーク溶接機。
- 前記電極が外径を有し、前記選択された波形特性が、前記電極と前記被加工物との間のアーク長を、前記電極の外径の1.5倍以下に制御することを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の電気アーク溶接機。
- シースおよびコアを有する特定の有芯電極を用いて、被加工物に対して溶接を行う方法であって、
(a)前記特定の電極を用いた溶接のために調整された特定の特性を有する波形を選択する工程と、
(b)一連の選択された波形を生成して、溶接プロセスを生成する工程と、
(c)前記溶接プロセスを用いて前記電極により溶接を行う工程と、
を含むことを特徴とする溶接方法。 - 前記波形が、交流波形であることを特徴とする請求項8記載の溶接方法。
- 前記交流波形が所定の極性を有し、前記プロセスの加熱を制御する時間に従って、振幅が減少することを特徴とする請求項9記載の溶接方法。
- 前記コアが、合金添加物を含むことを特徴とする請求項8から10のいずれか一項に記載の溶接方法。
- 前記溶接が、18kHz以上の速度でスイッチングされるインバータを用いたものであることを特徴とする請求項8から11のいずれか一項に記載の溶接方法。
- 前記選択された特性が、前記シースおよびコアをほぼ同じ速度で溶融させることを特徴とする請求項8から12のいずれか一項に記載の溶接方法。
- 前記電極が外径を有し、前記選択された特性が、電極と前記被加工物との間のアーク長を、前記電極の外径の1.5倍以下に制御することを特徴とする請求項8から13のいずれか一項に記載の溶接方法。
- 有芯電極と被加工物との間に、電源により一連の交流波形を生成するようにした電気アーク溶接機において、
前記一連の波形において、個々の波形を生成するための高周波スイッチングデバイスであって、各波形が、パルス幅変調器により少なくとも18kHzの周波数で生成される多数の短絡電流パルスの各々の振幅によって形成される特性を有し、前記パルス幅変調器は、波形整形器によって制御される電流パルスの振幅で制御され、前記個々の波形のいずれかの部分の極性は、極性信号のデータによって決定される高周波スイッチングデバイスと、
個々の波形の1つ以上の特性パラメータを設定することにより、個々の波形の特性を決定する特性制御ネットワークであって、前記パラメータが、周波数、デューティサイクル、増加速度および減少速度からなる群から選択される特性制御ネットワークと、
前記固定された特性に影響を及ぼすことなく、前記個々の波形を調整するために、総電流、電圧及び/又は出力を設定するための振幅回路と、
を備えることを特徴とする電気アーク溶接機。 - 有芯電極と被加工物との間に、電源により一連の交流波形による溶接プロセスを生成するようにした電気アーク溶接機の溶接方法において、
前記電気アーク溶接機は、
前記一連の波形において、個々の波形を生成するための高周波スイッチングデバイスであって、各波形が、パルス幅変調器により少なくとも18kHzの周波数で生成された多数の短絡電流パルスの各々の振幅によって決定される特性を有し、前記パルス幅変調器は、波形整形器によって制御される前記電流パルスの振幅で制御される高周波スイッチングデバイスを備え、前記方法は、
(a)極性信号のデータによって、前記個々の波形のいずれかの部分の極性を決定する工程と、
(b)個々の波形の1つ以上の特性パラメータを設定することにより、個々の波形の特性を設定する工程であって、前記パラメータが、周波数、デューティサイクル、増加速度および減少速度からなる群から選択される工程と、
(c)前記特性を変化させることなく前記波形特性を調整し、電流、電圧および/又は出力の大きさを設定する工程と、
を含むことを特徴とする溶接方法。 - 前記有芯電極が、フラックス有芯電極であることを特徴とする請求項16記載の溶接方法。
- シースおよびコアを有する特定のタイプの有芯電極と被加工物との間に、電源により一連の交流波形による溶接プロセスを生成するようにした電気アーク溶接機において、
前記一連の波形において、個々の波形を生成するための高周波スイッチングデバイスであって、各波形が、少なくとも18kHzの周波数で生成された多数の短絡電流パルスの各々の振幅によって形成される特性を有し、前記特性は、前記短絡電流パルスを制御する波形整形器に対する入力信号によって決定される高周波スイッチングデバイスと、
特定の有芯電極を表わすいくつかのアドレスで読み出せるデータブロックを格納した電極記憶デバイスと、
所定の波形特性を前記波形整形器に設定するための、多数の記憶された波形信号を有する選択デバイスと、
前記特定の有芯電極のためのアドレスを選択したときに、特定のデータブロックを出力して所定の波形信号を選択する回路と、
で構成したことを特徴とする電気アーク溶接機。 - 前記波形整形器が、パルス幅変調器を制御して、前記選択された波形の前記特性を決定することを特徴とする請求項18記載の電気アーク溶接機。
- 各々が特定のワイヤ送給速度設定値を表わす、いくつかのデータブロックを格納する設定値記憶デバイスを含み、前記選択デバイスが、前記電極記憶デバイスから出力されたデータブロックおよび前記設定値記憶デバイスに対応していることを特徴とする請求項19記載の電気アーク溶接機。
- 前記有芯電極がフラックス有芯電極であることを特徴とする請求項18から20のいずれか一項に記載の電気アーク溶接機。
- シースおよびコアを有する有芯電極を用いて、被加工物に対して溶接を行う方法であって、
(a)前記電極と前記被加工物との間に、一連の交流波形を流し、
(b)前記溶接プロセスに対して、シールドガスを用いないことを特徴とするとする溶接方法。
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