JP2007283307A - Portable dc arc welding machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可搬式直流アーク溶接機に係わり、とくにエンジン駆動アーク溶接機およびバッテリー駆動アーク溶接機を含む可搬式直流アーク溶接機に関する。 The present invention relates to a portable DC arc welder, and more particularly to a portable DC arc welder including an engine driven arc welder and a battery driven arc welder.
この種のアーク溶接機は、可搬性が示すように建築現場などに持ち込まれて使用されるべく構成されており、使用者も必ずしも熟練者でない場合が多く、溶接作業の作業性が問題になる。 This type of arc welder is configured to be brought into a construction site and used as portability indicates, and the user is not necessarily a skilled person, and the workability of welding work becomes a problem. .
例えば溶接棒が母材に短絡した時に大電流を流す特性の溶接機では、短絡してアークが消えても再度アークに移行させることは容易であるが、溶融金属を飛散させてスパッタ等が多く発生し、溶接品質が悪くなる。 For example, in a welding machine that flows a large current when the welding rod is short-circuited to the base metal, it is easy to transfer to the arc again even if the arc disappears due to a short-circuit, but there are many spatters etc. by scattering molten metal Occurs and the welding quality deteriorates.
他方、短絡時に大電流を流さない特性のものでは、溶接品質はよくなるが、短絡後にアークを再発生させることが難しく、アーク切れしたり溶接棒が母材に固着したままになり、ときに溶接作業が中断することにもなる。 On the other hand, with the characteristics that do not flow a large current at the time of short circuit, the welding quality is improved, but it is difficult to regenerate the arc after the short circuit, the arc breaks or the welding rod remains stuck to the base metal, sometimes welding The work will be interrupted.
そこで、溶接時には溶接用の定電流を流す特性で、短絡時にはより大きな定電流を流す特性であり、両特性の遷移領域は垂下特性を示すアーク溶接機が提供されている(特許文献1参照)。
特許文献1に示すアーク溶接機では、溶接時の定電流および短絡時の定電流を流すものであり、作業性の改善が図られている。 In the arc welding machine shown in Patent Document 1, a constant current at the time of welding and a constant current at the time of a short circuit are passed, and workability is improved.
しかしながら、作業者の熟練度によっては、溶接棒が母材に固着したままになり、溶接作業が中断することがある。とくに、小電流領域およびショートアーク作業の場合に発生し易い。 However, depending on the skill level of the operator, the welding rod may remain fixed to the base material, and the welding operation may be interrupted. In particular, it is likely to occur in a small current region and short arc work.
これは、母材に固着した時に、より大きな電流を流すことにより固着した個所の溶着が一層進行し、かつ大電流により溶接棒が過熱軟化し母材から離れ難くなることによる。この場合、溶接ホルダから溶接棒を一旦外して冷却し、溶接棒を取り外して溶接ホルダに付け直し、溶接作業を再開する。この間、溶接作業は中断する。 This is due to the fact that when a larger electric current is applied to the base metal, the welded portion is further welded, and the welding rod is overheated and softened by the large current, making it difficult to separate from the base material. In this case, the welding rod is temporarily removed from the welding holder and cooled, the welding rod is removed and reattached to the welding holder, and the welding operation is resumed. During this time, the welding operation is interrupted.
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、短絡発生時に短絡状態を早期に終息させて通常の溶接に復帰し得る可搬式直流アーク溶接機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described points, and an object of the present invention is to provide a portable DC arc welding machine that can quickly terminate a short-circuit state and return to normal welding when a short-circuit occurs.
上記目的達成のため、本発明では、
可搬式の直流アーク溶接電源を有し、この溶接電源から第1の定電流を溶接出力端子に供給して溶接を行い、短絡時には前記第1の定電流よりも大なる第2の定電流を供給する可搬式直流アーク溶接機において、
前記溶接出力端子における溶接出力電圧および溶接出力電流を検出する検出回路と、
(i)前記溶接出力電圧が第1の所定値よりも高いときは前記第1の定電流を出力するための、(ii)前記溶接出力電圧が前記第1の所定値よりも低く設定された第2の所定値よりも低くなると前記第2の定電流を出力するための、(iii)前記溶接出力電圧が前記第1および第2の所定値の間にあるときは垂下特性を示すための、さらに(iv)前記溶接出力電圧が前記第2の所定値よりも低い状態の時間が所定時間以上になったら前記第1の定電流よりも小さい第3の定電流を流すための、制御信号を形成する制御回路と、
前記制御回路からの制御信号および前記検出回路からの検出電流に応じて前記溶接出力端子に溶接電流を供給する出力回路と
をそなえたことを特徴とする可搬式直流アーク溶接機、
を提供するものである。
In order to achieve the above object, in the present invention,
A portable DC arc welding power source is provided, and welding is performed by supplying a first constant current from the welding power source to a welding output terminal. When a short circuit occurs, a second constant current greater than the first constant current is applied. In the portable DC arc welder to supply,
A detection circuit for detecting a welding output voltage and a welding output current at the welding output terminal;
(i) When the welding output voltage is higher than a first predetermined value, for outputting the first constant current, (ii) the welding output voltage is set lower than the first predetermined value (Iii) for exhibiting drooping characteristics when the welding output voltage is between the first and second predetermined values for outputting the second constant current when lower than a second predetermined value. And (iv) a control signal for causing a third constant current smaller than the first constant current to flow when the welding output voltage is lower than the second predetermined value for a predetermined time or longer. A control circuit forming
A portable DC arc welder comprising: an output circuit for supplying a welding current to the welding output terminal in accordance with a control signal from the control circuit and a detection current from the detection circuit;
Is to provide.
本発明は上述のように、溶接作業中に短絡が発生して短絡時間が所定時間以上の長さになったら、溶接電流よりも小さな第3の定電流を流して溶接棒を冷却し、溶接棒を母材から引き離して溶接出力電流がゼロもしくは溶接出力電圧が所定値になったら改めて溶接用定電流を通電するようにしたため、短絡により溶接棒が固着状態となっても直ちに脱却して通常の溶接作業に復帰することができる。したがって、作業者の熟練度が高くなくても効率よく溶接を行うことができる。 As described above, the present invention cools the welding rod by flowing a third constant current smaller than the welding current when a short circuit occurs during the welding operation and the short circuit time is longer than a predetermined time. When the welding rod is pulled away from the base metal and the welding output current is zero or the welding output voltage reaches the specified value, the constant welding current is applied again. It is possible to return to the welding work. Therefore, welding can be performed efficiently even if the skill level of the operator is not high.
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施形態1における回路構成を示したものである。この場合、溶接機は、エンジンEにより溶接用発電機Gが駆動されるエンジン駆動アーク溶接機として構成されている。溶接用発電機Gの出力は、整流器SCRにより直流変換された上で、直流リアクタLを介して溶接出力端子P,Nに直流電流を出力する。他方、溶接用発電機Gの補助出力がインバータINVにより単相交流に変換されて、ブレーカCBを介して交流電源出力端子U,Vに供給される。 FIG. 1 shows a circuit configuration according to the first embodiment of the present invention. In this case, the welding machine is configured as an engine-driven arc welding machine in which the welding generator G is driven by the engine E. The output of the welding generator G is converted into a direct current by the rectifier SCR and then a direct current is output to the welding output terminals P and N via the direct current reactor L. On the other hand, the auxiliary output of the welding generator G is converted into a single-phase alternating current by the inverter INV and supplied to the alternating current power output terminals U and V via the breaker CB.
溶接出力端子P,Nに供給される溶接出力は、溶接機制御回路100により制御される。溶接機制御回路100は、出力電圧検出回路101により検出された出力電圧、および変流器CTにより検出された溶接出力電流に基いて整流器SCRを制御することにより出力制御を行う。
The welding output supplied to the welding output terminals P and N is controlled by the welding
出力電圧検出回路101により検出された出力電圧Xは、電圧判定回路102により次の(a)ないし(c)の判定が行われる。
(a)V1≦X
(b)V2≦X<V1
(c)X<V2
この結果、Xの値がV1,V2に対してどのような関係にあるかによって3つの判定結果が得られ、判定結果に応じて(a)第1の定電流回路105、(b)垂下特性回路106、(c)限時回路103およびゲート回路104、に出力が与えられる。
The output voltage X detected by the output
(a) V1 ≦ X
(b) V2 ≦ X <V1
(c) X <V2
As a result, three determination results are obtained depending on the relationship of the value of X with respect to V1 and V2, and (a) the first constant
この電圧判定回路102の判定結果に応じて、第1の定電流回路105、垂下特性回路106に加えて、第2の定電流回路107および第3の定電流回路108が、溶接電流設定器201またはトリマTから与えられる電流設定値を基準に、電流制御信号を形成して出力電流制御回路110に与える。
In accordance with the determination result of the
溶接電流設定器201は、基本的に第1の定電流(溶接電流)回路105に対する電流値設定を行う。そして、第2の定電流(短絡電流)回路107は、第1の定電流の設定値に連動して2.0ないし3.0倍の範囲で増減する電流値設定が行われる。これに対し、第3の定電流回路108は、独自の調整用トリマTを有し、第1、第2の定電流から独立して第3の定電流が設定される。
The welding
第1の定電流回路105および第2の定電流回路107は、溶接電流設定器201から電流I1,I2が与えられ、垂下特性回路106は、I1およびI2が与えられ、これらの基準電圧に基いて出力電流制御回路110に対して制御信号を出力する。第3の定電流回路108は、トリマTからの設定値に基き制御信号を出力する。
The first constant
この第3の定電流回路108が出力を生じているとき、限時回路103の出力によりゲート回路104が閉じられて、電圧判定回路102の出力が第2の定電流回路107の出力が出力電流制御回路に与えられることがないようにしている。すなわち、出力電圧XがX≦V2であるとき、第2の定電流回路107と第3の定電流回路108の何れか一方のみから出力が出て、両方から出ることがないようにしている。
When the third constant
出力電流制御回路110は、電流制御信号を、変流器CTから変換器202および出力電流検出回路109を介して与えられた電流検出信号と比較して駆動信号を形成し、サイリスタ駆動回路111に与えて整流器SCRを制御する。これにより、溶接出力端子P,Nに与えられる溶接電流が制御される。
The output
この電流制御によって大電流が長く流れることが防止され、溶接棒の固着が解除される時に発生する被覆溶接棒の被覆材の劣化または損傷がなくなり、溶接品質が安定化できる。また、溶接棒の固着が容易に解除できるようになった結果、未熟練者のとってはアークスタートが簡単になり、熟練者にとっても溶接後のグラインダ仕上げ等の作業が軽減され、作業性が大幅に改善される。 This current control prevents a large current from flowing for a long time, eliminates the deterioration or damage of the covering material of the coated welding rod that occurs when the welding rod is released, and can stabilize the welding quality. In addition, as a result of the welding rod being able to be easily released, the arc start is simplified for the unskilled person, and the work such as grinder finishing after welding is reduced for the skilled person. Greatly improved.
図2は、図1に示した回路の動作を示すフローチャートであり、図3は、その動作内容を示す電流−電圧特性図である。図2のフローチャートに基いて図3の特性図を参照しながら、図1に示した回路の動作を説明する。 FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the circuit shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a current-voltage characteristic diagram showing the operation content. The operation of the circuit shown in FIG. 1 will be described with reference to the characteristic diagram of FIG. 3 based on the flowchart of FIG.
いま溶接機が始動し、溶接出力準備が完了したとする(ステップS1)。これによりステップS2に移行して溶接中か否かの判断がされ、溶接中でなければステップS2に留まって溶接が始まるのを待ち、溶接中であればステップS3に移行して溶接出力電圧Xが基準電圧V1よりも小であるか、または等しいかが判断される。 It is assumed that the welding machine is now started and preparation for welding output is completed (step S1). As a result, the process proceeds to step S2 to determine whether or not welding is in progress. If not, the process stays in step S2 and waits for welding to start. If welding is in progress, the process proceeds to step S3 and the welding output voltage X Is less than or equal to the reference voltage V1.
この基準電圧V1は、図3に示すように、溶接用の定電流(第1の定電流I1)制御領域から垂下特性領域への移行点であり、出力電圧Xが、V1より大、つまりV1≦Xなる関係にあればステップS4に移行して第一の定電流制御を行いステップS3に戻る。この状態が、通常の溶接作業状態である。 As shown in FIG. 3, the reference voltage V1 is a transition point from the welding constant current (first constant current I1) control region to the drooping characteristic region, and the output voltage X is larger than V1, that is, V1. If there is a relationship of ≦ X, the process proceeds to step S4, the first constant current control is performed, and the process returns to step S3. This state is a normal welding operation state.
一方、出力電圧XがV1より小であればステップS5に移行して基準電圧V1とこのV1より低く設定されたもう一つの基準電圧V2との間にあるか、が判定される。このもう一つの基準電圧V2は、垂下特性から短絡時の定電流特性領域への移行点である。そして、溶接出力電圧Xが2つの基準電圧V1,V2の間にあれば、ステップS6に移行して垂下特性による制御が行われる。 On the other hand, if the output voltage X is lower than V1, the process proceeds to step S5 to determine whether the voltage is between the reference voltage V1 and another reference voltage V2 set lower than V1. The other reference voltage V2 is a transition point from the drooping characteristic to the constant current characteristic region at the time of short circuit. If the welding output voltage X is between the two reference voltages V1 and V2, the process proceeds to step S6, where control by the drooping characteristic is performed.
これに対して、溶接出力電圧Xが基準電圧V2よりも低いとステップS7による短絡時の定電流(第2の定電流I2)制御が行われ、併せてステップS8による第2の定電流制御の時間が計測される。 On the other hand, when the welding output voltage X is lower than the reference voltage V2, the constant current (second constant current I2) control at the time of short-circuiting in step S7 is performed, and the second constant current control in step S8 is also performed. Time is measured.
この時間は0.1〜0.5秒であり、この時間が継続するまでは第2の定電流制御が行われるが、短絡状態が所定時間継続すると、ステップS9に移行して第3の定電流(I3)制御が行われる。この第3の定電流I3とは、図3に示すように、第1の定電流より小さく、溶接棒を熱することがなくてしかも通電しているか否かを確実に検出できる大きさ、例えば3〜10Aの電流である。 This time is 0.1 to 0.5 seconds, and the second constant current control is performed until this time continues. When the short-circuit state continues for a predetermined time, the process proceeds to step S9 and the third constant current control is performed. Current (I3) control is performed. As shown in FIG. 3, the third constant current I3 is smaller than the first constant current, and has a size that can reliably detect whether the welding rod is not heated and is energized, for example. The current is 3 to 10A.
第3の定電流により溶接出力電流を制限した結果、溶接棒が自然冷却され、固着を解除し易くなる。溶接棒を母材から引き離すと、溶接出力電流がゼロになり、かつ出力電圧が上昇するから、これらの何れかを検出することによりステップS10の固着解除か否かの判定を行うことができる。固着が解除されれば、ステップS2に戻って再び溶接作業を行うことができる。 As a result of limiting the welding output current by the third constant current, the welding rod is naturally cooled, and the sticking is easily released. When the welding rod is pulled away from the base material, the welding output current becomes zero and the output voltage rises. Therefore, it is possible to determine whether or not the fixation is released in step S10 by detecting any of these. If the fixation is released, the welding operation can be performed again by returning to step S2.
図3に示す特性を用いて改めて実施形態1の動作を概括的に説明すると、次の通りである。溶接用出力端子P,N(図1)の開放電圧はV0であり、溶接時は第1の定電流I1で定電流制御が行われる。 The operation of the first embodiment will be described again generally using the characteristics shown in FIG. 3 as follows. The open circuit voltage of the welding output terminals P and N (FIG. 1) is V0, and constant current control is performed with the first constant current I1 during welding.
そして、溶接中に短絡が起きると、第2の定電流I2で定電流制御が行われる。溶接作業中に短絡が起き掛けると、基準電圧V1ないしV2の範囲で垂下特性領域を辿って第1の定電流領域に戻るが、溶接棒が溶着すると第2の定電流領域で制御される。 When a short circuit occurs during welding, constant current control is performed with the second constant current I2. When a short circuit occurs during the welding operation, the drooping characteristic region is traced back to the first constant current region in the range of the reference voltages V1 to V2, but when the welding rod is welded, the second constant current region is controlled.
第2の定電流領域の動作が0.1〜0.5秒続くと、第3の定電流領域に移行する。これにより溶接棒が冷えると母材から引き外すことができ、引き外すと溶接出力電流がゼロになるか、または出力電圧が上昇する。これを検知し、固着解除であると判定して通常の溶接動作に戻る。 When the operation in the second constant current region continues for 0.1 to 0.5 seconds, the operation moves to the third constant current region. As a result, when the welding rod cools, it can be detached from the base material, and when it is removed, the welding output current becomes zero or the output voltage rises. This is detected, it is determined that the fixation is released, and the normal welding operation is resumed.
短絡が起きる都度、溶接棒に流される電流は第3の定電流に落とされるから、溶接棒は冷却されて母材から引き外し易くなり、溶接作業を継続的かつ円滑に行うことができる。 Each time a short circuit occurs, the current flowing through the welding rod is dropped to the third constant current, so that the welding rod is cooled and easily detached from the base material, and the welding operation can be performed continuously and smoothly.
E エンジン、G 溶接機、SCR 整流器、INV インバータ、
L 直流リアクタ、CB ブレーカ、100 溶接機制御回路、
101 出力電圧検出回路、102 電圧判定回路、103 限時回路、
104 ゲート回路、105 第1の定電流回路、106 垂下特性回路、
107 第2の定電流回路、108 第3の定電流回路、
109 出力電流検出回路、110 出力電流制御回路、
111 整流器駆動回路、201 溶接電流検出回路、202 変換器、
V0,V1,V2 電圧、I1 第1の定電流、I2 第2の定電流、
I3 第3の定電流。
E engine, G welder, SCR rectifier, INV inverter,
L DC reactor, CB breaker, 100 welding machine control circuit,
101 output voltage detection circuit, 102 voltage determination circuit, 103 time limit circuit,
104 gate circuit, 105 first constant current circuit, 106 drooping characteristic circuit,
107 second constant current circuit, 108 third constant current circuit,
109 output current detection circuit, 110 output current control circuit,
111 rectifier drive circuit, 201 welding current detection circuit, 202 converter,
V0, V1, V2 voltage, I1 first constant current, I2 second constant current,
I3 Third constant current.
Claims (3)
前記溶接出力端子における溶接出力電圧および溶接出力電流を検出する検出回路と、
(i)前記溶接出力電圧が第1の所定値よりも高いときは前記第1の定電流を出力するための、(ii)前記溶接出力電圧が前記第1の所定値よりも低く設定された第2の所定値よりも低くなると前記第2の定電流を出力するための、(iii)前記溶接出力電圧が前記第1および第2の所定値の間にあるときは垂下特性を示すための、さらに(iv)前記溶接出力電圧が前記第2の所定値よりも低い状態の時間が所定時間以上になったら前記第1の定電流よりも小さい第3の定電流を流すための、制御信号を形成する制御回路と、
前記制御回路からの制御信号および前記検出回路からの検出電流に応じて前記溶接出力端子に溶接電流を供給する出力回路と
をそなえたことを特徴とする可搬式直流アーク溶接機。 A portable DC arc welding power source is provided, and a first constant current is supplied from the welding power source to the welding output terminal for arc welding, and a second constant current larger than the first constant current at the time of a short circuit. In portable DC arc welders that supply
A detection circuit for detecting a welding output voltage and a welding output current at the welding output terminal;
(i) for outputting the first constant current when the welding output voltage is higher than a first predetermined value, (ii) the welding output voltage is set lower than the first predetermined value For outputting the second constant current when lower than a second predetermined value; (iii) for exhibiting drooping characteristics when the welding output voltage is between the first and second predetermined values And (iv) a control signal for causing a third constant current smaller than the first constant current to flow when the welding output voltage is lower than the second predetermined value for a predetermined time or longer. A control circuit forming
A portable DC arc welding machine comprising: an output circuit that supplies a welding current to the welding output terminal in accordance with a control signal from the control circuit and a detection current from the detection circuit.
前記制御回路は、前記第3の定電流による制御の後、前記溶接出力電流がゼロになったとき固着解除と判定する手段をそなえたことを特徴とする可搬式直流アーク溶接機。 In the portable direct current arc welding machine according to claim 1,
The portable DC arc welding machine, wherein the control circuit includes means for determining that the fixation is released when the welding output current becomes zero after the control by the third constant current.
前記制御回路は、前記第3の定電流による制御の後、前記溶接出力電圧が前記第1の所定値以上に上昇したとき固着解除と判定する手段をそなえたことを特徴とする可搬式直流アーク溶接機。 In the portable direct current arc welding machine according to claim 1,
The control circuit includes means for determining that the fixation is released when the welding output voltage rises to the first predetermined value or more after the control by the third constant current. Welding machine.
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