JP2978598B2 - パルスアーク溶接方法 - Google Patents
パルスアーク溶接方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は被溶接部に消耗電極を定
速度で供給し、この消耗電極と被溶接物との間に溶接電
流を印加してアーク溶接するパルスアーク溶接方法に関
する。
速度で供給し、この消耗電極と被溶接物との間に溶接電
流を印加してアーク溶接するパルスアーク溶接方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】消耗電極を定速度で送給して溶接するパ
ルスアーク溶接方法は、アークを維持するベース電流に
臨界電流値以上のパルス電流を周期的に重畳させて溶接
を行うものであり、図６に示すように、パルス電流
ＩP、パルス幅ＴP、ベース電流ＩB及びパルス周波数Ｆ
の各パラメータにより出力波形が定義される。このパル
スアーク溶接での母材の位置変動等に起因するアーク長
変動に対応するために、特開昭５９−１６６７２号に
は、定電圧特性のパルス電流と定電流特性のベース電流
とを消耗電極に供給し、アーク平均電圧を検出してその
検出値が設定値と一致するようにピーク電流値（パルス
電流値）を制御すると共に、ベース電流値を検出してそ
の検出値が設定値と一致するようにベース電流値を制御
することが記載されている。
ルスアーク溶接方法は、アークを維持するベース電流に
臨界電流値以上のパルス電流を周期的に重畳させて溶接
を行うものであり、図６に示すように、パルス電流
ＩP、パルス幅ＴP、ベース電流ＩB及びパルス周波数Ｆ
の各パラメータにより出力波形が定義される。このパル
スアーク溶接での母材の位置変動等に起因するアーク長
変動に対応するために、特開昭５９−１６６７２号に
は、定電圧特性のパルス電流と定電流特性のベース電流
とを消耗電極に供給し、アーク平均電圧を検出してその
検出値が設定値と一致するようにピーク電流値（パルス
電流値）を制御すると共に、ベース電流値を検出してそ
の検出値が設定値と一致するようにベース電流値を制御
することが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術はアーク長変動の検出にパルス期間の平均アー
ク電圧を用いているので急激なアーク長変動に対応でき
ないという問題点がある。
従来技術はアーク長変動の検出にパルス期間の平均アー
ク電圧を用いているので急激なアーク長変動に対応でき
ないという問題点がある。
【０００４】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、１パルスで１溶滴が移行するという安定し
た溶滴移行を確保すると共に、アーク長の変動に対して
高応答性でこれを一定に制御することができるパルスア
ーク溶接方法を提供することを目的とする。
のであって、１パルスで１溶滴が移行するという安定し
た溶滴移行を確保すると共に、アーク長の変動に対して
高応答性でこれを一定に制御することができるパルスア
ーク溶接方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係るパルスアー
ク溶接方法は、消耗電極を定速度で送給しこの消耗電極
と被溶接物との間に溶接電流を印加してアーク溶接する
パルスアーク溶接方法において、前記溶接電流は、定電
圧特性のパルス電流と定電流特性のベース電流とからな
り、前記パルス電流の検出値と設定値との差に基づいて
アーク長を一定に保持すべく前記溶接電流の一周期間の
平均値を増減することを特徴とする。この一周期間の平
均値とは、パルス電流が立ち上がるタイミングから、次
のパルス電流が立ち上がるタイミングまでの間の平均電
流値をいう。
ク溶接方法は、消耗電極を定速度で送給しこの消耗電極
と被溶接物との間に溶接電流を印加してアーク溶接する
パルスアーク溶接方法において、前記溶接電流は、定電
圧特性のパルス電流と定電流特性のベース電流とからな
り、前記パルス電流の検出値と設定値との差に基づいて
アーク長を一定に保持すべく前記溶接電流の一周期間の
平均値を増減することを特徴とする。この一周期間の平
均値とは、パルス電流が立ち上がるタイミングから、次
のパルス電流が立ち上がるタイミングまでの間の平均電
流値をいう。
【０００６】
【作用】本発明においては、定電圧特性のパルス電流と
定電流特性のベース電流とを溶接負荷に供給し、パルス
電流の検出値と設定値との差信号に応じて溶接電流の平
均値を増減する。これにより、アーク長の急激な変動に
対しては、パルスの定電圧特性でパルス電流が即時に対
応し、アーク長を一定に保持する。一方、比較的緩やか
なアーク長の変動の場合及び消耗電極の送給速度と溶融
速度との適合性に対する補償としては、パルス周波数及
びパルス幅等を変化させて平均電流を増減することによ
り、溶融速度を制御してアーク長を一定に保持し、パル
ス電流は略一定値に保持する。このようにして、本発明
により、確実に１パルス１溶滴の移行が可能となる。
定電流特性のベース電流とを溶接負荷に供給し、パルス
電流の検出値と設定値との差信号に応じて溶接電流の平
均値を増減する。これにより、アーク長の急激な変動に
対しては、パルスの定電圧特性でパルス電流が即時に対
応し、アーク長を一定に保持する。一方、比較的緩やか
なアーク長の変動の場合及び消耗電極の送給速度と溶融
速度との適合性に対する補償としては、パルス周波数及
びパルス幅等を変化させて平均電流を増減することによ
り、溶融速度を制御してアーク長を一定に保持し、パル
ス電流は略一定値に保持する。このようにして、本発明
により、確実に１パルス１溶滴の移行が可能となる。
【０００７】
【実施例】以下、添付の図面を参照して本発明の実施例
について具体的に説明する。
について具体的に説明する。
【０００８】図１は本発明の実施例方法にて使用する装
置を示すブロック図である。商用周波数の三相交流電源
１からの三相交流は、第１の整流器２により直流に整流
された後、平滑用コンデンサ３により平滑される。この
平滑用コンデンサ３の出力はスイッチング素子で構成さ
れるインバータ４に入力され、インバータ４により高周
波交流電圧に変換される。
置を示すブロック図である。商用周波数の三相交流電源
１からの三相交流は、第１の整流器２により直流に整流
された後、平滑用コンデンサ３により平滑される。この
平滑用コンデンサ３の出力はスイッチング素子で構成さ
れるインバータ４に入力され、インバータ４により高周
波交流電圧に変換される。
【０００９】この高周波交流電圧はダウントランス５に
入力されて溶接に適した電圧値に変換され、第２の整流
器６により再度直流に変換される。そして、整流器６の
一方の出力端は直流リアクトル７及び電流検出器１０を
介して母材９に接続されており、他方の出力端は消耗電
極８に接続されている。直流リアクトル７は整流器６に
より整流された直流出力を平滑化する。なお、消耗電極
８は送給装置（図示せず）により所定の速度で母材９に
向かって送給される。これにより、母材９と消耗電極８
との間でアークが発生して溶接が行われる。
入力されて溶接に適した電圧値に変換され、第２の整流
器６により再度直流に変換される。そして、整流器６の
一方の出力端は直流リアクトル７及び電流検出器１０を
介して母材９に接続されており、他方の出力端は消耗電
極８に接続されている。直流リアクトル７は整流器６に
より整流された直流出力を平滑化する。なお、消耗電極
８は送給装置（図示せず）により所定の速度で母材９に
向かって送給される。これにより、母材９と消耗電極８
との間でアークが発生して溶接が行われる。
【００１０】これらの電源１、整流器２，６、平滑用コ
ンデンサ３、インバータ４、ダウントランス５、及び直
流リアクトル７は、公知のインバータ式溶接機と同様の
構成である。なお、このインバータ式溶接機の替わり
に、アナログ方式のトランジスタ制御のものとか、チョ
ッパ型のトランジスタ制御のもの等、出力電流を制御で
きるものであれば種々の構成のものを使用できる。
ンデンサ３、インバータ４、ダウントランス５、及び直
流リアクトル７は、公知のインバータ式溶接機と同様の
構成である。なお、このインバータ式溶接機の替わり
に、アナログ方式のトランジスタ制御のものとか、チョ
ッパ型のトランジスタ制御のもの等、出力電流を制御で
きるものであれば種々の構成のものを使用できる。
【００１１】直流リアクトル７と母材９との間には、前
述の如く、出力制御回路の電流検出器１０が直列に接続
されていると共に、母材９と消耗電極８との間には電圧
検出器１１が並列に接続されている。
述の如く、出力制御回路の電流検出器１０が直列に接続
されていると共に、母材９と消耗電極８との間には電圧
検出器１１が並列に接続されている。
【００１２】電流検出器１０が検出した電流値ｉfは、
インバータ駆動回路２１に入力されると共に、出力制御
回路のパルス電流ピーク値検出器１２に入力され、電圧
検出器１１が検出した電圧値ｖfはパルス電圧検出器１
５に入力される。パルス電流ピーク値検出器１２はパル
ス電流の検出値ｉfを入力してパルス期間中のピーク値
を求め、これをパルスピーク電流検出値ｉppfとしてパ
ルス周波数制御回路１４へ出力する。また、パルス周波
数制御回路１４にはパルス電流ピーク値設定器１３から
のパルスピーク電流の設定値ｉpprefが出力される。パ
ルス周波数制御回路１４はこの検出値ｉppfと設定値ｉ
pprefとの差に基づいて、パルス周波数指令値ｆをパル
ス波形選択回路２０に出力する。
インバータ駆動回路２１に入力されると共に、出力制御
回路のパルス電流ピーク値検出器１２に入力され、電圧
検出器１１が検出した電圧値ｖfはパルス電圧検出器１
５に入力される。パルス電流ピーク値検出器１２はパル
ス電流の検出値ｉfを入力してパルス期間中のピーク値
を求め、これをパルスピーク電流検出値ｉppfとしてパ
ルス周波数制御回路１４へ出力する。また、パルス周波
数制御回路１４にはパルス電流ピーク値設定器１３から
のパルスピーク電流の設定値ｉpprefが出力される。パ
ルス周波数制御回路１４はこの検出値ｉppfと設定値ｉ
pprefとの差に基づいて、パルス周波数指令値ｆをパル
ス波形選択回路２０に出力する。
【００１３】一方、パルス電圧検出器１５は電圧検出器
１１の検出値ｖfを入力して後述のパルス波形選択回路
２０の信号によりパルス期間中のパルス電圧検出値ｖpf
を出力する。パルス電圧設定器１６はパルス電圧の設定
値ｖprefを出力する。これらパルス電圧検出値ｖpsとパ
ルス電圧設定値ｖprefとを入力するパルス電流制御回路
１７はこのパルス電圧の検出値ｖpfと設定値ｖprefとの
差信号を増幅したパルス電流指令値ｉpを求め、これを
パルス波形選択回路２０に出力する。
１１の検出値ｖfを入力して後述のパルス波形選択回路
２０の信号によりパルス期間中のパルス電圧検出値ｖpf
を出力する。パルス電圧設定器１６はパルス電圧の設定
値ｖprefを出力する。これらパルス電圧検出値ｖpsとパ
ルス電圧設定値ｖprefとを入力するパルス電流制御回路
１７はこのパルス電圧の検出値ｖpfと設定値ｖprefとの
差信号を増幅したパルス電流指令値ｉpを求め、これを
パルス波形選択回路２０に出力する。
【００１４】また、このパルス波形選択回路２０には、
パルス幅設定器１８から出力されるパルス幅の設定値ｔ
p及びベース電流設定器１９から出力されるベース電流
の設定値ｉbも入力される。そして、パルス波形選択回
路２０はパルス幅の設定値ｔp及びパルス周波数の指令
値ｆを基に、パルス期間ＴPはパルス電流の指令値ｉ
pを、ベース期間ＴBはベース電流の設定値ｉbを選択
し、これを電流指令値ｉrefとしてインバータ駆動回路
２１に出力する。インバータ駆動回路２１は電流検出値
ｉfと電流指令値ｉr efとが一致するようにインバータ４
を駆動制御する。
パルス幅設定器１８から出力されるパルス幅の設定値ｔ
p及びベース電流設定器１９から出力されるベース電流
の設定値ｉbも入力される。そして、パルス波形選択回
路２０はパルス幅の設定値ｔp及びパルス周波数の指令
値ｆを基に、パルス期間ＴPはパルス電流の指令値ｉ
pを、ベース期間ＴBはベース電流の設定値ｉbを選択
し、これを電流指令値ｉrefとしてインバータ駆動回路
２１に出力する。インバータ駆動回路２１は電流検出値
ｉfと電流指令値ｉr efとが一致するようにインバータ４
を駆動制御する。
【００１５】なお、パルス電流ピーク値設定器１３及び
パルス幅設定器１８により設定されるパルスピーク電流
及びパルス幅の設定値ｉppref及びｔpは、パルス電流Ｉ
P及びパルス幅ＴPが、消耗電極８の材質及び径等によ
り、図７の斜線範囲内の値になるように設定される。ま
た、ベース電流設定値ｉbはアーク切れが生じない電流
値以上のものに設定される。
パルス幅設定器１８により設定されるパルスピーク電流
及びパルス幅の設定値ｉppref及びｔpは、パルス電流Ｉ
P及びパルス幅ＴPが、消耗電極８の材質及び径等によ
り、図７の斜線範囲内の値になるように設定される。ま
た、ベース電流設定値ｉbはアーク切れが生じない電流
値以上のものに設定される。
【００１６】上述の如く構成された制御装置において
は、消耗電極８に供給されるパルス波形は図２に示すよ
うになる。パルス期間ＴPにおいては、パルス波形選択
回路２０によりパルス電流指令値ｉpをｉrefとしてイン
バータ駆動回路２１に出力する。従って、所定のパルス
電圧設定値ｖprefとパルス電圧検出値ｖpfとが一致する
ようなパルス電流指令値ｉpによりインバータ４が駆動
される。これにより、パルス電圧ＶPは定電圧特性の外
部特性となる。一方、ベース期間ＴBにおいては、パル
ス波形選択回路２０によりベース電流設定値ｉbがイン
バータ駆動回路２１に与えられる。これにより、インバ
ータ４は所定のベース電流設定値ｉbにより駆動制御さ
れる。このため、ベース電流ＩBは定電流特性の外部特
性となる。
は、消耗電極８に供給されるパルス波形は図２に示すよ
うになる。パルス期間ＴPにおいては、パルス波形選択
回路２０によりパルス電流指令値ｉpをｉrefとしてイン
バータ駆動回路２１に出力する。従って、所定のパルス
電圧設定値ｖprefとパルス電圧検出値ｖpfとが一致する
ようなパルス電流指令値ｉpによりインバータ４が駆動
される。これにより、パルス電圧ＶPは定電圧特性の外
部特性となる。一方、ベース期間ＴBにおいては、パル
ス波形選択回路２０によりベース電流設定値ｉbがイン
バータ駆動回路２１に与えられる。これにより、インバ
ータ４は所定のベース電流設定値ｉbにより駆動制御さ
れる。このため、ベース電流ＩBは定電流特性の外部特
性となる。
【００１７】そして、アーク長が急変して短くなった場
合には、パルス電圧ＶPを保持しようと、パルス電流ＩP
が瞬時に増加し、消耗電極の燃え上がりを促進する。一
方、アーク長が急に長くなった場合には、パルス電流Ｉ
Pが瞬時に減少し、消耗電極の燃え上がりを抑制する。
合には、パルス電圧ＶPを保持しようと、パルス電流ＩP
が瞬時に増加し、消耗電極の燃え上がりを促進する。一
方、アーク長が急に長くなった場合には、パルス電流Ｉ
Pが瞬時に減少し、消耗電極の燃え上がりを抑制する。
【００１８】比較的緩やかなアーク長の変動に対する補
償及び消耗電極の送給速度と溶融速度との適合性に対す
る補償として、パルスピーク電流検出値ｉppfと所定の
パルスピーク電流設定値ｉpprefとの差信号に基づい
て、パルス周波数ｆを制御する。例えば、設定値ｉ
pprefより検出値ｉppfが大きい場合、アーク長を短く周
波数指令値ｆを大きくして平均電流を増加させることに
より、消耗電極の溶融速度を増加させてアーク長を長く
する。逆に、検出値ｉppfが設定値ｉpprefより小さい場
合、アーク長を長く、周波数指令値ｆを小さくして平均
電流を減少させることにより、消耗電極の溶融速度を減
少させてアーク長を短くする。これにより、結果的にパ
ルスピーク電流の検出値ｉppfが大きくなる。
償及び消耗電極の送給速度と溶融速度との適合性に対す
る補償として、パルスピーク電流検出値ｉppfと所定の
パルスピーク電流設定値ｉpprefとの差信号に基づい
て、パルス周波数ｆを制御する。例えば、設定値ｉ
pprefより検出値ｉppfが大きい場合、アーク長を短く周
波数指令値ｆを大きくして平均電流を増加させることに
より、消耗電極の溶融速度を増加させてアーク長を長く
する。逆に、検出値ｉppfが設定値ｉpprefより小さい場
合、アーク長を長く、周波数指令値ｆを小さくして平均
電流を減少させることにより、消耗電極の溶融速度を減
少させてアーク長を短くする。これにより、結果的にパ
ルスピーク電流の検出値ｉppfが大きくなる。
【００１９】このように、パルス周波数ｆを調整してｉ
ppfがｉpprefと一致するように制御することにより、パ
ルス電流のピーク値ＩPPが略一定値となる。これによ
り、１パルス１溶滴のエネルギが確保され、円滑な溶滴
移行が実現される。また、平均電流を変更することによ
り、溶融速度を制御して消耗電極の送給速度とのマッチ
ングが図られる。更に、パルス電圧ＶPにおけるパルス
電流のピーク値ＩPPが略一定になることは、アーク抵抗
が所定値になり、アーク長が一定となるように制御する
ことを意味する。なお、アーク長の長さを変更する場合
は、パルス電流のピーク値ＩPPは溶融移行を確保するた
めに略一定値にすることが好ましいので、パルス電圧指
令値ｖprefを変更してアーク長を変更する。
ppfがｉpprefと一致するように制御することにより、パ
ルス電流のピーク値ＩPPが略一定値となる。これによ
り、１パルス１溶滴のエネルギが確保され、円滑な溶滴
移行が実現される。また、平均電流を変更することによ
り、溶融速度を制御して消耗電極の送給速度とのマッチ
ングが図られる。更に、パルス電圧ＶPにおけるパルス
電流のピーク値ＩPPが略一定になることは、アーク抵抗
が所定値になり、アーク長が一定となるように制御する
ことを意味する。なお、アーク長の長さを変更する場合
は、パルス電流のピーク値ＩPPは溶融移行を確保するた
めに略一定値にすることが好ましいので、パルス電圧指
令値ｖprefを変更してアーク長を変更する。
【００２０】本実施例においては、パルス電流のピーク
値ＩPPを検出しているが、このピーク値の代わりに、パ
ルス電流の平均値又はパルス期間ＴPの開始後所定時間
経過後の瞬時値を検出し、この検出値と設定値との差信
号に応じてパルス周波数ｆを変更するようにしても同様
の効果が得られる。
値ＩPPを検出しているが、このピーク値の代わりに、パ
ルス電流の平均値又はパルス期間ＴPの開始後所定時間
経過後の瞬時値を検出し、この検出値と設定値との差信
号に応じてパルス周波数ｆを変更するようにしても同様
の効果が得られる。
【００２１】また、本実施例では、パルス周波数ｆの増
減により平均電流を制御しているが、平均電流を増減す
るためのパラメータとしては、パルス周波数ｆの外に
も、パルス幅ＴP又はベース電流ＩBがある。これらのパ
ラメータを少なくとも１個増減することにより平均電流
を制御することができる。但し、パルス周波数を固定に
した場合には、消耗電極の送給速度に対して設定するパ
ルス周波数の一元化が煩わしいという難点があるため、
パルス周波数を制御パラメータとすることが好ましい。
減により平均電流を制御しているが、平均電流を増減す
るためのパラメータとしては、パルス周波数ｆの外に
も、パルス幅ＴP又はベース電流ＩBがある。これらのパ
ラメータを少なくとも１個増減することにより平均電流
を制御することができる。但し、パルス周波数を固定に
した場合には、消耗電極の送給速度に対して設定するパ
ルス周波数の一元化が煩わしいという難点があるため、
パルス周波数を制御パラメータとすることが好ましい。
【００２２】次に、本発明の第２の実施例について図３
を参照して説明する。本実施例は第１の実施例を示す図
１のパルス電流制御回路１７とパルス波形選択回路２０
との間に、パルス電流クランプ回路２５を追加したもの
である。そのパルス電流クランプ回路２５は制御パルス
電流の上限値ｉpmaxを出力するパルス電流上限値設定器
２２と、パルス電流下限値ｉpminを出力するパルス電流
下限値設定器２３と、パルス電流比較調整器２４とから
構成されている。なお、パルス電流上限値設定器２２及
びパルス電流下限値設定器２３は、そのいずれか一方を
設置しても足りる。
を参照して説明する。本実施例は第１の実施例を示す図
１のパルス電流制御回路１７とパルス波形選択回路２０
との間に、パルス電流クランプ回路２５を追加したもの
である。そのパルス電流クランプ回路２５は制御パルス
電流の上限値ｉpmaxを出力するパルス電流上限値設定器
２２と、パルス電流下限値ｉpminを出力するパルス電流
下限値設定器２３と、パルス電流比較調整器２４とから
構成されている。なお、パルス電流上限値設定器２２及
びパルス電流下限値設定器２３は、そのいずれか一方を
設置しても足りる。
【００２３】本実施例においては、パルス電流制御回路
１７の出力であるパルス電流指令値ｉpはパルス電流比
較調整器２４に入力され、パルス周波数制御回路１４に
はパルス電流比較調整器２４の出力であるパルス周波数
増減指令補正値Δｆが入力される。
１７の出力であるパルス電流指令値ｉpはパルス電流比
較調整器２４に入力され、パルス周波数制御回路１４に
はパルス電流比較調整器２４の出力であるパルス周波数
増減指令補正値Δｆが入力される。
【００２４】パルス電流比較調整器２４はパルス電流制
御回路１７の出力信号であるパルス電流指令値ｉpと、
パルス電流上限値ｉpmax及び下限値ｉpminの少なくとも
一方とを入力し、指令値ｉpが上限値ｉmaxより大きい場
合には、設定器２２の設定値ｉpmaxを、また指令値ｉp
が下限値ｉpminより小となった場合には、設定器２３の
設定値ｉpminを、パルス電流指令値ｉpoutとしてパルス
波形選択回路２０に出力する。それ以外の場合には、パ
ルス電流比較調整器２４は指令値ｉpinを指令値ｉpout
としてパルス波形選択回路２０に出力する。
御回路１７の出力信号であるパルス電流指令値ｉpと、
パルス電流上限値ｉpmax及び下限値ｉpminの少なくとも
一方とを入力し、指令値ｉpが上限値ｉmaxより大きい場
合には、設定器２２の設定値ｉpmaxを、また指令値ｉp
が下限値ｉpminより小となった場合には、設定器２３の
設定値ｉpminを、パルス電流指令値ｉpoutとしてパルス
波形選択回路２０に出力する。それ以外の場合には、パ
ルス電流比較調整器２４は指令値ｉpinを指令値ｉpout
としてパルス波形選択回路２０に出力する。
【００２５】これにより、ピーク電流値の過剰な変動を
抑制し、図７に示すように設定されたパルス幅ＴPに対
して、Ｉpmax以上、又はＩpmin以下にならないようにす
ることができ、アーク長の変動に対して１パルス１溶滴
移行を確実に行うことができる。
抑制し、図７に示すように設定されたパルス幅ＴPに対
して、Ｉpmax以上、又はＩpmin以下にならないようにす
ることができ、アーク長の変動に対して１パルス１溶滴
移行を確実に行うことができる。
【００２６】なお、パルス電流Ｉpが制限された場合に
は、パルス期間の定電圧性がくずれ、アーク長の急変に
対する補償が多少犠牲になる。しかし、これに対してパ
ルス電流比較調整器２４に以下の機能を持たせることに
よりアーク長の急変に対しても十分に補償することがで
きる。即ち、パルス期間中の所定時間以上、又は全期間
において、ｉp＞ｉpmaxであるとき、又は所定のパルス
数の間、前記ｉp＞ｉpmaxの関係が継続しているとき
は、パルス電圧ＶPに対して抵抗が極めて小さく、アー
ク長が極めて短いため、パルス周波数ｆを、パルス電流
の検出値と設定値との差信号による周波数ｆの増減に加
えて、更に所定値だけ増加するように、パルス周波数増
減指令値Δｆをパルス周波数発生器１４に出力し、平均
電流を急増させてアーク長を長くする。逆に、ｉp ＜ｉ
pminであるか、又は所定のパルス数の間、前記ｉｐ＜ｉ
pminの関係から推定しているときは、アーク長が極めて
長いので、パルス周波数ｆを所定値減少させるように指
令値Δｆを出力し、平均電流を減少させてアーク長を短
くする。これにより、アーク長の急変に対しても、１パ
ルス１溶滴を確保しつつ、アーク長の補償が可能であ
る。
は、パルス期間の定電圧性がくずれ、アーク長の急変に
対する補償が多少犠牲になる。しかし、これに対してパ
ルス電流比較調整器２４に以下の機能を持たせることに
よりアーク長の急変に対しても十分に補償することがで
きる。即ち、パルス期間中の所定時間以上、又は全期間
において、ｉp＞ｉpmaxであるとき、又は所定のパルス
数の間、前記ｉp＞ｉpmaxの関係が継続しているとき
は、パルス電圧ＶPに対して抵抗が極めて小さく、アー
ク長が極めて短いため、パルス周波数ｆを、パルス電流
の検出値と設定値との差信号による周波数ｆの増減に加
えて、更に所定値だけ増加するように、パルス周波数増
減指令値Δｆをパルス周波数発生器１４に出力し、平均
電流を急増させてアーク長を長くする。逆に、ｉp ＜ｉ
pminであるか、又は所定のパルス数の間、前記ｉｐ＜ｉ
pminの関係から推定しているときは、アーク長が極めて
長いので、パルス周波数ｆを所定値減少させるように指
令値Δｆを出力し、平均電流を減少させてアーク長を短
くする。これにより、アーク長の急変に対しても、１パ
ルス１溶滴を確保しつつ、アーク長の補償が可能であ
る。
【００２７】次に、本発明を交流のパルスアーク溶接方
法に適用した場合の第３の実施例について説明する。図
４は第１の実施例の図１に、第２のインバータ２６、極
性切替制御回路２７及び正極性ベース電流設定器２８を
設けた点が異なる。第２のインバータ２６は消耗電極８
と被溶接物９との間に並列に接続されている。また、パ
ルス周波数の指令値ｆ及びパルス幅の設定値ｔpは極性
切替制御回路２７に入力され、この極性切替制御回路２
７はこの指令値ｆ及びパルス幅指令値ｔpを基に、所定
の正極性の期間ＴENがベース期間に入るように、極性切
替信号Ｐeを出力し、又は消耗電極８と母材９との間に
交流電流が供給されるように、第２のインバータ２６を
駆動する。なお、パルス波形選択回路２０の出力である
パルス電流指令値ｉrefはインバータ駆動回路２１に入
力され、インバータ４の駆動に供される。
法に適用した場合の第３の実施例について説明する。図
４は第１の実施例の図１に、第２のインバータ２６、極
性切替制御回路２７及び正極性ベース電流設定器２８を
設けた点が異なる。第２のインバータ２６は消耗電極８
と被溶接物９との間に並列に接続されている。また、パ
ルス周波数の指令値ｆ及びパルス幅の設定値ｔpは極性
切替制御回路２７に入力され、この極性切替制御回路２
７はこの指令値ｆ及びパルス幅指令値ｔpを基に、所定
の正極性の期間ＴENがベース期間に入るように、極性切
替信号Ｐeを出力し、又は消耗電極８と母材９との間に
交流電流が供給されるように、第２のインバータ２６を
駆動する。なお、パルス波形選択回路２０の出力である
パルス電流指令値ｉrefはインバータ駆動回路２１に入
力され、インバータ４の駆動に供される。
【００２８】正極性ベース電流設定器２８から出力され
た正極性ベース電流指令値ｉenがパルス波形選択回路２
０に入力され、極性切替信号Ｐeが正極性側を示してい
る間は、電流指定値ｉrefとして、指令値ｉenが選択さ
れるようにしている。
た正極性ベース電流指令値ｉenがパルス波形選択回路２
０に入力され、極性切替信号Ｐeが正極性側を示してい
る間は、電流指定値ｉrefとして、指令値ｉenが選択さ
れるようにしている。
【００２９】この構成により、出力される電流波形は、
図５に示すようになり、ＴP期間中は定電圧特性、ＴB期
間中は定電流特性の外部特性が得られる。
図５に示すようになり、ＴP期間中は定電圧特性、ＴB期
間中は定電流特性の外部特性が得られる。
【００３０】本実施例においては、アーク長制御及び溶
融速度制御のために、パルス電流の検出値と設定値との
差信号に応じて、平均電流を増減する場合には、パルス
周波数ｆ（ＴEN固定で、ＴB−ＴENを可変、又はＴEN若
しくはＴBを可変とする）、パルス幅ＴP，ベース電流Ｉ
B、正極性ベース電流ＩENの少なくとも１つを増減させ
て制御する。但し、交流パルスアーク溶接方法において
は、母材への溶け込みを制御するために、ＩEN及びＴEN
を所定値にすることが有効である。このため、アーク長
の制御の方法としては、パルス周波数のＴEN期間を除い
たＴＢ期間を調整することが最も望ましい。即ち、ＴB
−ＴENを可変として、パルス周波数を調整することが最
も望ましい。これにより、１パルス１溶滴移行に必要な
エネルギであるパルス電流ＩP及びパルス幅ＴPを確保し
つつ、アーク長制御が行われる。
融速度制御のために、パルス電流の検出値と設定値との
差信号に応じて、平均電流を増減する場合には、パルス
周波数ｆ（ＴEN固定で、ＴB−ＴENを可変、又はＴEN若
しくはＴBを可変とする）、パルス幅ＴP，ベース電流Ｉ
B、正極性ベース電流ＩENの少なくとも１つを増減させ
て制御する。但し、交流パルスアーク溶接方法において
は、母材への溶け込みを制御するために、ＩEN及びＴEN
を所定値にすることが有効である。このため、アーク長
の制御の方法としては、パルス周波数のＴEN期間を除い
たＴＢ期間を調整することが最も望ましい。即ち、ＴB
−ＴENを可変として、パルス周波数を調整することが最
も望ましい。これにより、１パルス１溶滴移行に必要な
エネルギであるパルス電流ＩP及びパルス幅ＴPを確保し
つつ、アーク長制御が行われる。
【００３１】なお、正極性ベース電流ＩENは、逆極性ベ
ース電流ＩBと同じ値である必要はなく、逆極性で溶接
する場合よりもワイヤ溶融量が増大し、溶け込み制御の
範囲が広く、且つワイヤやシールドガスの種類に応じた
適正値を選べばよい。
ース電流ＩBと同じ値である必要はなく、逆極性で溶接
する場合よりもワイヤ溶融量が増大し、溶け込み制御の
範囲が広く、且つワイヤやシールドガスの種類に応じた
適正値を選べばよい。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、定電圧特性のパルス電
流と定電流特性のベース電流とを溶接負荷に供給し、パ
ルス電流の検出値と設定値との差信号に応じて溶接電流
の平均値を増減するから、アーク長の急変に対してはパ
ルス電流の定電圧特性によりパルス電流が即時に応答
し、消耗電極の燃え上がりを抑制してアーク長を補償
し、比較的緩やかなアーク長の変動及び消耗電極の送給
速度と溶融速度とのバランスに対する補償としてパルス
周波数及びパルス幅等を変化させ、溶接電流の平均値を
増減させることにより溶融速度を制御してアーク長を一
定に保持しつつ、パルス電流を略一定値にして、１パル
ス１溶滴移行に必要なエネルギを確保するので、アーク
長の変動に対して高応答性で制御することができ、安定
した溶滴移行を実行することができる。
流と定電流特性のベース電流とを溶接負荷に供給し、パ
ルス電流の検出値と設定値との差信号に応じて溶接電流
の平均値を増減するから、アーク長の急変に対してはパ
ルス電流の定電圧特性によりパルス電流が即時に応答
し、消耗電極の燃え上がりを抑制してアーク長を補償
し、比較的緩やかなアーク長の変動及び消耗電極の送給
速度と溶融速度とのバランスに対する補償としてパルス
周波数及びパルス幅等を変化させ、溶接電流の平均値を
増減させることにより溶融速度を制御してアーク長を一
定に保持しつつ、パルス電流を略一定値にして、１パル
ス１溶滴移行に必要なエネルギを確保するので、アーク
長の変動に対して高応答性で制御することができ、安定
した溶滴移行を実行することができる。
【図１】 本発明の第１の実施例方法にて使用する装置
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】 同じくその溶接電流の波形図である。
【図３】 本発明の第２の実施例方法にて使用する装置
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図４】 本発明の第３の実施例方法にて使用する装置
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図５】 同じくその溶接電流の波形図である。
【図６】 従来のパルスアーク溶接方法における溶接電
流の波形図である。
流の波形図である。
【図７】 １パルス１溶滴移行に必要なパルス電流ＩP
とパルス幅ＴPの範囲を示すグラフ図である。
とパルス幅ＴPの範囲を示すグラフ図である。
４、２６；インバータ ８；消耗電極 ９；被溶接物 １０；電流検出器 １１；電圧検出器 １２；パルス電流ピーク値検出器 １３；パルス電流ピーク値設定器 １４；パルス周波数制御回路 １５；パルス電圧検出器 １６；パルス電圧設定器 １７；パルス電流制御回路 １８；パルス幅設定器 １９；ベース電流設定器 ２０；パルス波形選択回路 ２１；インバータ駆動回路 ２２、２３；設定器 ２４；パルス電流比較調整器 ２５；パルス電流クランプ回路 ２７；極性切替制御回路 ２８；正極性ベース電流設定器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−190776（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−20172（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−167077（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−333368（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−16868（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−212069（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 9/09 H02M 9/00
Claims (7)
- 【請求項１】 消耗電極を定速度で送給しこの消耗電極
と被溶接物との間に溶接電流を印加してアーク溶接する
パルスアーク溶接方法において、前記溶接電流は、定電
圧特性のパルス電流と定電流特性のベース電流とからな
り、前記パルス電流の検出値と設定値との差に基づいて
アーク長を一定に保持すべく前記溶接電流の一周期間の
平均値を増減することを特徴とするパルスアーク溶接方
法。 - 【請求項２】 前記パルス電流の検出値は、パルス期間
中の電流の平均値、瞬時値、又はピーク値を検出したも
のであることを特徴とする請求項１に記載のパルスアー
ク溶接方法。 - 【請求項３】 前記溶接電流の平均値は、パルス周波
数、パルス幅及びベース電流からなる群から選択された
少なくとも１種の因子を変化させることにより増減する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパルスアーク
溶接方法。 - 【請求項４】 前記パルス電流値には、上限値を設け、
前記パルス電流が前記上限値を上回らないように制御す
ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記
載のパルスアーク溶接方法。 - 【請求項５】 前記パルス電流値には、下限値を設け、
前記パルス電流が前記下限値を下回らないように制御す
ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記
載のパルスアーク溶接方法。 - 【請求項６】 消耗電極を定速度で送給しこの消耗電極
と被溶接物との間に溶接電流を印加してアーク溶接する
パルスアーク溶接方法において、前記溶接電流は、定電
圧特性のパルス電流と定電流特性のベース電流とからな
り、アーク長を一定に保持すべく、前記パルス電流値に
は上限値を設け、前記パルス電流値が前記上限値に達し
た場合に、前記溶接電流の一周期間の平均値を更に増加
させることを特徴とするパルスアーク溶接方法。 - 【請求項７】 消耗電極を定速度で送給しこの消耗電極
と被溶接物との間に溶接電流を印加してアーク溶接する
パルスアーク溶接方法において、前記溶接電流は、定電
圧特性のパルス電流と定電流特性のベース電流とからな
り、アーク長を一定に保持すべく、前記パルス電流値に
は下限値を設け、前記パルス電流値が前記下限値に達し
た場合に、前記溶接電流の一周期間の平均値を更に減少
させる ことを特徴とするパルスアーク溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3204735A JP2978598B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | パルスアーク溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3204735A JP2978598B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | パルスアーク溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0523850A JPH0523850A (ja) | 1993-02-02 |
| JP2978598B2 true JP2978598B2 (ja) | 1999-11-15 |
Family
ID=16495450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3204735A Expired - Fee Related JP2978598B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | パルスアーク溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2978598B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10277740A (ja) * | 1997-04-01 | 1998-10-20 | Kobe Steel Ltd | パルスアーク溶接装置 |
| JP6425552B2 (ja) * | 2015-01-20 | 2018-11-21 | 株式会社ダイヘン | パルスアーク溶接の出力制御方法 |
| JP6748556B2 (ja) * | 2016-10-24 | 2020-09-02 | 株式会社ダイヘン | アーク溶接方法及びアーク溶接装置 |
-
1991
- 1991-07-19 JP JP3204735A patent/JP2978598B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0523850A (ja) | 1993-02-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |