JP2711137B2

JP2711137B2 - 交流ティグ溶接装置

Info

Publication number: JP2711137B2
Application number: JP1136024A
Authority: JP
Inventors: 常夫三田; 孝之鹿島; 善文山中
Original assignee: 日立精工株式会社
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1998-02-10
Anticipated expiration: 2013-02-10
Also published as: JPH035077A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は交流テイグ溶接装置に係り、特にアルミニウ
ムおよびその合金などの溶込み深さを制御するのに好適
な交流テイグ溶接装置に関する。

〔従来の技術〕従来、交流テイグ溶接において溶込み深さの制御をす
る場合、たとえば特開昭54−121255号公報に記載されて
いるように、棒マイナス（以下、ENと略す。）電流の平
均値と棒プラス（以下、EPと略す。）電流の平均値との
比率を変化させていた。また、最近の溶接電源のインバ
ータ化にともない、たとえば特開昭63−13677号公報に
記載されているように、EP電流とEN期間を一定とし、EN
電流で溶込み深さを制御する方法も提案されている。

上記した方法により、たとえば、途中で板厚が変化す
る継手の溶接であつても、必要とする溶込み深さを得る
ことができた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記した公知例の前者では、溶接電流
を一定にしてEN時間で溶込み深さを制御することができ
るものの、EN時間の変化に伴なつてEP時間も相対的に変
化し、クリーニング幅がEP時間に略比例して変化してし
まう。

一方、後者では、クリーニング幅を制御することがで
きるものの、溶込み深さをEN電流で制御するため、母材
への入熱量が大きく変化する。

従つて、いずれの方法によつても、均一な溶接部を得
ることがむづかしかつた。

本発明の目的は、上記した課題を解決し、溶接電流お
よびクリーニング幅を変えることなく、溶込み深さを制
御することができる交流テイグ溶接装置を提供するにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記した公知例の前者では、交流周波数が溶込み深さ
に与える影響について検討していない。

また、後者では、クリーニング幅をEP期間で制御する
ため、交流周波数が変化するが、交流周波数の変化は溶
込み深さにはほとんど影響がないとして、EN電流を変化
させて溶込み深さを制御させている。

本発明者はさらに試験を重ねた結果、上記した課題
は、溶接電流設定手段の設定値に応じた直流出力を出力
する直流電源と、直流出力を交流出力に変換する変換手
段と、交流出力の１周期内のENおよびEP期間を設定する
期間設定手段と、切換手段に接続した少なくとも２つの
交流周波数の周波数設定器を設け、期間設定手段と切換
手段を変換手段に並列に接続することにより解決され
る。

〔作用〕

溶接電流を一定にしておき、交流周波数を変化させる
と、第６図に示すように、電極直下のアーク圧力（以
下、最大アーク圧力と呼ぶ。）は交流周波数が高くなる
につれて高くなり、EN直流溶接の最大アーク圧力に近付
く。また、溶込み深さはアーク圧力に応じて変化する。
一方、交流周波数の変化に伴なうクリーニング幅の変化
は小さい。

従つて、交流周波数を変化させることにより、溶接電
流およびクリーニング幅を変えることなく溶込み深さを
制御できる。

〔実施例〕

第１図は本発明を実施するための交流テイグ溶接装置
の第１の実施例を示すものである。

同図において、１は商用周波数の交流を直流に整流す
る入力側整流器。２はMOS−FETで構成された入力側イン
バータで、上記直流を20kHz程度の高周波交流に変換す
る。３は上記高周波交流のパルス幅を制御するパルス幅
制御回路。４は溶接トランスで、入力側は上記入力側イ
ンバータに接続されている。５は溶接トランス４の出力
側に接続された出力側整流器で、上記高周波交流を再び
直流に変換する。６は電流検出器。７は出力側整流器５
で整流された直流出力を平滑にするための直流リアク
タ。８は交流溶接を行うため、直流を再び交流に変換す
るための出力側インバータ。なお、出力側インバータ８
は、後述する周波数設定器9a,9bと、可変のEP期間比率
設定器10〔ただし、EP期間比率＝EP期間／（EP期間＋EN
期間）〕で設定される矩形波発生器11からの信号に基づ
き、駆動回路12により制御され、溶接トーチ13に保持さ
れた電極14と母材15との間に交流出力を印加する。

16は切換装置。17は溶接作業方法に応じて条件を選択
するための溶接条件設定装置で、切換装置16の接点を切
換え、周波数設定器9a,9bのいづれか一方を矩形波発生
装置11に接続する。

18は溶接電流設定器で、誤差増幅器19を介してパルス
幅制御回路３に接続されている。そして、溶接時、誤差
増幅器19は、電流検出器６により検出した出力側インバ
ータ８への入力電流値と溶接電流設定器18により設定さ
れた溶接電流値に対応する電流値とを比較し、電流検出
器６を流れる入力電流値の平均値が溶接電流値に対応す
る電流値になるように、パルス幅制御回路３を制御す
る。

すなわち、周波数設定器9aあるいは周波数設定器9bの
いずれに対しても、電流検出器６を流れる入力電流値の
平均値は溶接電流値に対応する入力電流値に維持され
る。

以下、動作について説明する。

溶接にするにあたり、溶接するワークに応じてあらか
じめ溶接電流設定器18により溶接電流を、また、周波数
設定器9a,9bとEP期間比率設定器10により交流出力の周
波数とEP期間比率とを設定しておく。ここで、交流出力
の周波数の設定は、すでに求めてあるデータ、たとえば
第４図あるいは第５図を参照して設定する。なお、第４
図は、板厚3mmのアルミニウム合金（A5052）を、溶接電
流100A、EP期間比率30％、電極と母材との距離3mm、溶
接速度300mm/min、シールドガスAr10/mmでテイグ溶接
したときの溶込み深さPD、ビード幅BWおよびクリーニン
グ幅CWのデータである。また、第５図は、板厚6mmのア
ルミニウム（A1100）を、溶接電流200A、EP期間比率30
％、電極と母材との距離3mm、溶接速度250mm/min、シー
ルドガスAr15/minでテイグ溶接したときの溶込み深さ
PD、ビード幅BWおよびクリーニング幅CWのデータであ
る。

そして、溶接時には、溶接条件設定装置17からの指令
により、溶接部に応じた周波数で溶接する。

第２図は本発明を実施するための交流テイグ溶接装置
の第２の実施例を示すものである。

この第２の実施例は、上記第１の実施例における溶接
電流設定器18を溶接電流設定器18a、18bの２個とし、切
換装置20を介して誤差増幅器19に接続したものであり、
たとえば、仮付溶接に引続いて本溶接をするときに有効
である。

すなわち、仮付溶接では、それほど深い溶込みを必要
とせず、また、アークが集中しすぎると、溶融した金属
が溶融池の周囲に吹飛ばされて、２つの部材がなかなか
接合されないことがある。このとき、溶接電流を一定に
したままで周波数を切換えれば、アークの集中度合をや
わらげることができ、また、溶接電流も小さくすれば、
さらに作業性を向上させることができる。

なお、上記２つの実施例においては溶接条件設定装置
17により周波数あるいは溶接電流を切換えるようにした
が、たとえば手動溶接の場合にはトーチスイツチ（図示
せず）信号を用いてもよいことは言うまでもない。

第３図は本発明を実施するための交流テイグ溶接装置
の第３の実施例を示すものである。

この第３の実施例は、上記第２の実施例におけるEP期
間比率設定器10をEP期間比率設定器10a、10bの２個と
し、切換装置21を介して矩形発生器11に接続したもので
あり、たとえば、水平固定管の全姿勢溶接に有効であ
る。すなわち、水平固定管の全姿勢溶接では、初層、中
層、最終層で溶接条件を変えるだけでなく、溶接姿勢に
よつても溶接条件を変える必要があるから溶接電流とEP
期間比率だけでなく、周波数を変えることにより、均一
な溶接部を得ることができる。

なお、上記した第２、第３の実施例において、切換装
置16、20、21は個別でも、あるいは連動して切換えるよ
うにしてもよいことは言うまでもない。

また、溶接条件設定装置17は溶接の目的あるいは作業
内容に応じて設定しやすい表示をするようにすれば、作
業性をさらに向上させることができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、交流出力の周
波数を変えることにより、溶接電流を一定としたまま、
溶込み深さを制御することができる。しかも、このとき
クリーニング幅はほとんど変らない。従つて、母材への
入熱量がほとんど変らず、均一な溶接部を得ることがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による交流テイグ溶接装置の第１の実施
例図。第２図は第２の実施例図。第３図は第３の実施例
図。第４図ないし第５図は本発明による周波数を設定す
るときに使用するデータの例。第６図は周波数と最大ア
ーク圧力の関係を説明するための図。１……入力側整流器、２……入力側インバータ、３……
パルス幅制御回路、４……溶接トランス、５……出力側
整流器、８……出力側インバータ、9,9a,9b……周波数
設定器、10,10a,10b……PE期間比率設定器、14……電
極、15……母材、16,20,21……切換装置、17……溶接条
件設定装置、18,18a,18b……溶接電流設定器、19……誤
差増幅器。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】非消耗性の電極と母材との間に交流出力を
印加する交流テイグ溶接装置において、溶接電流を設定
する電流設定手段と、電流設定手段に接続され電流設定
手段の設定値に応じた直流出力を出力する直流電源と、
直流電源に接続され直流出力を交流出力に変換する変換
手段と、変換手段に接続され交流出力の１周期内におけ
る電極プラスと電極マイナスの期間を設定する期間設定
手段と、変換手段に接続された第１の切換手段と、第１
の切換手段に接続され交流周波数の周波数を設定する少
なくとも２つの周波数設定器とからなることを特徴とす
る交流テイグ溶接装置。
【請求項２】電流設定手段が第２の切換手段と、第２の
切換手段に接続された少なくとも２つの電流設定器であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の交流テ
イグ溶接装置。
【請求項３】期間設定手段が第３の切換手段と、第３の
切換手段に接続された少なくとも２つの期間設定器であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
記載の交流テイグ溶接装置。
【請求項４】接続された切換手段のすべてを溶接条件設
定装置に接続させたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項ないし第３項のいずれかに記載の交流テイグ溶接装
置。