JP2024060640A - 被覆アーク溶接制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被覆アーク溶接において、溶接電流の調整を手元で容易に行えるようにすること。
【解決手段】起動スイッチＯＮの操作によって出力Ｓｔを開始して溶接する被覆アーク溶接制御方法において、起動スイッチＯＮが予め定めた判定時間以上オン状態になった後にオフ状態になると時刻ｔ２において出力を開始し、その後に起動スイッチＯＮが判定時間以上オン状態になった後にオフ状態になると時刻ｔ１０において出力を停止する。溶接電流Ｉｗが通電しているときに、起動スイッチＯＮが判定時間内でオン状態とオフ状態とを１回繰り返すシングルクリック操作されたときは時刻ｔ５において溶接電流Ｉｗを所定値だけ増加させる。起動スイッチＯＮが判定時間内でオン状態とオフ状態とを２回繰り返すダブルクリック操作されたときは時刻ｔ７において溶接電流Ｉｗを所定値だけ減少させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、起動スイッチの操作によって出力を開始して溶接する被覆アーク溶接制御方法に関するものである。

近年は、消耗電極式アーク溶接、非消耗電極式アーク溶接及びガウジングを選択して使用することができる複合溶接電源の需要が高まっている。消耗電極式アーク溶接としては、炭酸ガスアーク溶接、マグ溶接、ミグ溶接、被覆アーク溶接等が可能である。非消耗電極式アーク溶接としては、簡易式のティグ溶接が可能である。

溶接電源のメインスイッチがオン状態となり、溶接モードとして被覆アーク溶接モードが選択されると、溶接電源は出力を開始する。アークが点弧していない無負荷状態では、溶接電圧は溶接電源が出力できる８０～１２０Ｖ程度の最大電圧値となる。

被覆アーク溶接では、溶接作業者が溶接ホルダの被覆溶接棒を母材に接触させて引き上げてアークを点弧する、いわゆるタッチスタートを行うことで溶接を開始する。

他方、溶接を終了するときは、溶接ホルダを高く引き上げてアーク切れを発生させることで行っている。

特許文献１の発明では、溶接ホルダに起動スイッチを設け、起動スイッチの操作によって溶接電源の出力を開始し、溶接を終了する際には、被覆溶接棒を引き上げたときの溶接電圧が予め定めた基準電圧値以上になると溶接電源の出力を停止してアークを消弧するものである。このようにすることによって、円滑に溶接を終了することができる。

特開２０２１－３７５２９号公報

従来技術では、起動スイッチの操作によって溶接電源の出力を開始させることができる。他方、被覆溶接棒の直径、母材の板厚等に応じて溶接電流の調整を行う必要がある。しかし、従来技術では、溶接電流の調整を手元では行うことができないために、作業性が低下していた。

そこで、本発明では、溶接電流の調整を手元で行うことができる被覆アーク溶接制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
起動スイッチの操作によって出力を開始して溶接する被覆アーク溶接制御方法において、
前記起動スイッチが予め定めた判定時間以上オン状態になった後にオフ状態になると出力を開始し、その後に前記起動スイッチが前記判定時間以上オン状態になった後にオフ状態になると出力を停止し、
溶接電流が通電しているときの前記起動スイッチの操作に基づいて前記溶接電流の値を増減させる、
ことを特徴とする被覆アーク溶接制御方法である。

請求項２の発明は、
前記溶接電流の増減は、前記起動スイッチが前記判定時間内でオン状態とオフ状態とを１回繰り返すシングルクリック操作されたときは前記溶接電流を所定値だけ増加させ、前記起動スイッチが前記判定時間内でオン状態とオフ状態とを２回繰り返すダブルクリック操作されたときは前記溶接電流を前記所定値だけ減少させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の被覆アーク溶接制御方法である。

本発明に係る被覆アーク溶接制御方法によれば、溶接電流の調整を手元で行うことができるので、作業性を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る被覆アーク溶接制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。 本発明の実施の形態に係る被覆アーク溶接制御方法を示す図１の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る被覆アーク溶接制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は、複合溶接電源の構成の中で被覆アーク溶接を行うときの構成のみを示している。以下、同図を参照して、各ブロックについて説明する。

メインスイッチＳＷは、３相２００Ｖ等の商用電源（図示は省略）のオン状態／オフ状態を切り換えるノーフューズブレーカ等である。

電源主回路ＰＭは、上記のメインスイッチＳＷがオン状態になると、商用電源が入力されて、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御等の出力制御を行い、溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗを出力する。この電源主回路ＰＭは、図示は省略するが、商用電源を整流する１次整流回路、整流された直流を平滑するコンデンサ、平滑された直流を上記の駆動信号Ｄｖに従って高周波交流に変換するインバータ回路、高周波交流をアーク溶接に適した電圧値に降圧するインバータトランス、降圧された高周波交流を整流する２次整流回路、整流された直流を平滑するリアクトルを備えている。

溶接ホルダ４は、被覆溶接棒１を把持しており、被覆溶接棒１に給電する。

被覆溶接棒１と母材２との間にアーク３が発生する。アーク３中を溶接電流Ｉｗが通電し、被覆溶接棒１と母材２との間に溶接電圧Ｖｗが印加される。被覆溶接棒１の先端と母材２との被覆溶接棒１の軸方向の距離がスタンドオフＬｗである。

電流設定回路ＩＲは、予め定めた電流設定信号Ｉｒを出力する。電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、電流検出信号Ｉｄを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流設定信号Ｉｒ及び上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、両値の誤差を増幅して電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。

電撃防止電圧設定回路ＶＤＲは、予め定めた電撃防止電圧設定信号Ｖdrを出力する。この電撃防止電圧設定信号Ｖdrの値は、感電を防止することができるように１５Ｖ程度に設定される。

電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。

電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の電撃防止電圧設定信号Ｖdr及び上記の電圧検出信号Ｖｄを入力として、両値の誤差を増幅して電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。

電流通電判別回路ＣＤは、上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、この値が予め定めた電流通電判別値（１０Ａ程度）以上のときは溶接電流Ｉｗが通電していると判別してＨｉｇｈレベルとなる電流通電判別信号Ｃｄを出力する。

誤差増幅回路ＥＡは、上記の電流誤差増幅信号Ｅｉ、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖ及び上記の電流通電判別信号Ｃｄを入力として、電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（通電中）のときは電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力し、電流通電判別信号ＣｄがＬｏｗレベル（非通電）のときは電圧誤差増幅信号Ｅｖを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。この回路によって、溶接電流Ｉｗが通電しているときの溶接電源は定電流制御され、非通電（無負荷状態）のときは定電圧制御される。

起動スイッチＯＮは、オン状態のときはＨｉｇｈレベルとなり、オフ状態のときはＬｏｗレベルとなる起動信号Ｏｎを出力する。起動スイッチＯＮは、溶接ホルダ４に取り付けるようにしても良い。また、足踏みスイッチとして、溶接を行う場所の近傍に設置しても良い。

起動スイッチ操作判別回路ＳＴは、上記の起動信号Ｏｎ、上記の電流設定信号Ｉｒ及び上記の電流通電判別信号Ｃｄを入力として、以下の処理を行い、出力開始信号Ｓｔ及び電流設定信号Ｉｒを出力する。
１）起動信号Ｏｎが予め定めた判定時間以上Ｈｉｇｈレベルになった後にＬｏｗレベルになると出力開始信号ＳｔをＨｉｇｈレベルにして出力し、その後に起動信号Ｏｎが判定時間以上Ｈｉｇｈレベルになった後にＬｏｗレベルになると出力開始信号ＳｔをＬｏｗレベルにして出力する。
２）電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベルであるときに、起動信号Ｏｎが判定時間内でＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとを１回繰り返すシングルクリック操作されたときは電流設定信号Ｉｒを所定値だけ増加させ、起動信号Ｏｎが判定時間内でＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとを２回繰り返すダブルクリック操作されたときは電流設定信号Ｉｒを所定値だけ減少させる。
例えば、判定時間は１秒に設定され、所定値は１０Ａに設定される。

駆動回路ＤＶは、上記の誤差増幅信号Ｅａ及び上記の出力開始信号Ｓｔを入力として、出力開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルのときは、誤差増幅信号Ｅａによって変調制御を行い駆動信号Ｄｖを出力し、Ｌｏｗレベルのときは駆動信号Ｄｖを出力しない。

図２は、本発明の実施の形態に係る被覆アーク溶接制御方法を示す図１の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。同図(Ａ)は起動信号Ｏｎの時間変化を示し、同図(Ｂ)は出力開始信号Ｓｔの時間変化を示し、同図(Ｃ)は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図(Ｄ)は溶接電流Ｉｗの時間変化を示す。以下、同図を参照して各信号の動作について説明する。

時刻ｔ１において、溶接作業者が図１の起動スイッチＯＮをオン状態にすると、同図（Ａ）に示すように、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルとなる。その後、予め定めた判定時間以上が経過した時刻ｔ２において、起動スイッチＯＮがオフ状態になると、同図（Ａ）に示すように、起動信号ＯｎがＬｏｗレベルになる。これに応動して、時刻ｔ２において、同図（Ｂ）に示すように、出力開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになり、溶接電源は出力を開始する。この時点では、無負荷状態であるので、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧は図１の電撃防止電圧設定信号Ｖdrによって設定された値（１５Ｖ程度）となる。また、同図（Ｄ）に示すように、溶接電流Ｉｗは通電していないので、０Ａとなる。

時刻ｔ３において、溶接作業者が図１の溶接ホルダ４に把持した図１の被覆溶接棒１を母材と接触させると、図１のアーク３が発生し、同図（Ｄ）に示すように、溶接電流Ｉｗが通電する。溶接電流Ｉｗの値は図１の電流設定信号Ｉｒによって設定される。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗはアーク電圧値（例えば２０Ｖ程度）となる。

アーク３が発生して溶接電流Ｉｗが通電している状態において、時刻ｔ４～ｔ５の判定時間中に、溶接作業者が起動スイッチＯＮに対してオン状態とオフ状態とを１回繰り返すシングルクリック操作すると、同図（Ｄ）に示すように、時刻ｔ５において溶接電流Ｉｗが所定値（例えば１０Ａ程度）増加する。

同様に、時刻ｔ６～ｔ７の判定時間中に、溶接作業者が起動スイッチＯＮに対してオン状態とオフ状態とを２回繰り返すダブルクリック操作すると、同図（Ｄ）に示すように、時刻ｔ７において溶接電流Ｉｗが所定値減少する。

上述したように、溶接電流Ｉｗが通電しているときに、シングルクリック操作又はダブルクリック操作を適宜繰り返すことによって、手元の操作によって溶接電流Ｉｗを適正値に調整することができる。

時刻ｔ８において、溶接作業者が溶接ホルダ４を引き上げるとアーク３が消弧して、同図（Ｄ）に示すように、溶接電流Ｉｗの通電は停止して０Ａになる。同時に無負荷となるので、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは電撃防止電圧値となる。

続いて、溶接作業者が時刻ｔ９に起動スイッチＯＮをオン状態にし、判定時間経過後の時刻ｔ１０にオフ状態にすると、同図（Ａ）に示すように、起動信号Ｏｎは時刻ｔ９～ｔ１０の間Ｈｉｇｈレベルとなる。これに応動して、時刻ｔ１０において、同図（Ｂ）に示すように、出力開始信号ＳｔがＬｏｗレベルとなり、溶接電源は出力を停止し、同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは０Ｖとなる。

上述した本実施の形態によれば、溶接電源の出力の開始／停止及び溶接電流の調整を手元で行うことができるので、作業性を向上させることができる。溶接電流の調整はアークが発生して溶接電流が通電している状態で行われるので、溶接作業者はアークの発生状態を目視にて確認しながら溶接電流を適正値に調整することができる。さらに、本実施の形態では、溶接電流が通電していない状態において起動スイッチが誤操作されて、溶接電流の設定値が不用意に変わってしまうことを抑制することができる。

1 被覆溶接棒
2 母材
3 アーク
4 溶接ホルダ
ＣＤ 電流通電判別回路
Ｃｄ 電流通電判別信号
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
ＥＡ 誤差増幅回路
Ｅａ 誤差増幅信号
ＥＩ 電流誤差増幅回路
Ｅｉ 電流誤差増幅信号
ＥＶ 電圧誤差増幅回路
Ｅｖ 電圧誤差増幅信号
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
ＩＲ 電流設定回路
Ｉｒ 電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
Ｌｗ スタンドオフ
ＯＮ 起動スイッチ
Ｏｎ 起動信号
ＰＭ 電源主回路
ＳＴ 起動スイッチ操作判別回路
Ｓｔ 出力開始信号
ＳＷ メインスイッチ
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
ＶＤＲ 電撃防止電圧設定回路
Ｖdr 電撃防止電圧設定信号
Ｖｗ 溶接電圧

Claims (2)

1. 起動スイッチの操作によって出力を開始して溶接する被覆アーク溶接制御方法において、
   前記起動スイッチが予め定めた判定時間以上オン状態になった後にオフ状態になると出力を開始し、その後に前記起動スイッチが前記判定時間以上オン状態になった後にオフ状態になると出力を停止し、
   溶接電流が通電しているときの前記起動スイッチの操作に基づいて前記溶接電流の値を増減させる、
   ことを特徴とする被覆アーク溶接制御方法。
2. 前記溶接電流の増減は、前記起動スイッチが前記判定時間内でオン状態とオフ状態とを１回繰り返すシングルクリック操作されたときは前記溶接電流を所定値だけ増加させ、前記起動スイッチが前記判定時間内でオン状態とオフ状態とを２回繰り返すダブルクリック操作されたときは前記溶接電流を前記所定値だけ減少させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の被覆アーク溶接制御方法。

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