JP3091509B2 - 直流電流溶接装置の溶接電流を制御する回路装置 - Google Patents

直流電流溶接装置の溶接電流を制御する回路装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、管に成形する金属帯
板を連続的に長手方向に縫い目溶接する直流電流溶接装
置にあって、管の仕上速度に応じて溶接電流を制御する
回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶接装置の電極が電圧源から変圧器、溶
接電流を調節する駆動部および速度に依存する速度計用
発電機を介して影響を受ける回路装置は既に周知である
（ドイツ特許第 19 00 856号明細書）。その場合、供給
電圧、電極間隔および温度変動に応じて溶接電流のレベ
ルを調節する手段が設けてある。直流電流溶接用の制御
回路では、溶接電流の実際値を常時測定し、擾乱量の割
込により変動が最も少ない場合に駆動部が影響を受ける
ので、溶接電流の強度はその時に与えられる要請に一致
する。その場合、この制御は短時間に行われるので、供
給電圧や電極間隔の変動あるいは温度変化も溶接電流に
対して目立つものでなく、溶接電流の強度が溶接縫い目
を溶接するのにその都度必要な値に常時なる。
【０００３】しかし、仕上速度を早くしたり、異なった
金属や帯板の肉厚を使用する場合に困難が生じる。即
ち、大きな仕上速度は乱れた溶接電流のリップルの影響
を大きくするので、周知の制御装置で確実に溶接縫い目
を作製することをもはや保証できない。
【０００４】これを救済するため、制御ループに濾波装
置を組み込むが、制御ループの時定数のためそのような
平滑回路網を著しく大きくすることには限界がある。例
えばトランジスタで周知の駆動部を代用することも、必
ずしも望ましい効果を与えないか、あるいは、例えば過
剰な電力を水または空気のような適当な冷媒で排除する
必要があるため余計な経費が必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】それ故、この発明の課
題は、最適な溶接電流波形で任意の金属や肉厚の異なる
金属帯板を問題なく溶接でき、仕上速度に応じて溶接電
流の制御を行える回路装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、管の仕上速度に応じて制御器で溶接電流を制御
し、長手方向の継ぎ目により長手方向に進む金属帯板か
ら成形される管を溶接するために使用される、非燃焼電
極を備えた直流電流溶接装置の溶接電流を制御する回路
装置にあって、電圧源１から溶接電流を調整する駆動回
路７を介して溶接装置の電極と第二電極としての管とに
給電を行い、管の仕上速度に依存する電圧を出力する速
度計用発電機１１と溶接電流の目標値に相当する電圧を
形成する固定電圧源１３とが出力端を制御器６に接続し
ている加算増幅器１４の異なる入力端に別々に接続し、
溶接電流の実際値を検出する変流器５が加算増幅器１４
の他の入力端に接続し、制御器６の出力端が駆動ユニッ
ト７に接続している、ことよって解決されている。
【０００７】
【作用】上に与えたこの発明による溶接電流を制御する
回路装置では、固定電圧値の調整が例えば選んだ肉厚に
応じて電流と速度のグラフ中で零点のずれを与えるが、
速度に依存する電圧値を付加すると、各零点で始まる溶
接電流もしくは溶接負荷の特性曲線を与える。この処置
により溶接速度に応じた電流または出力の任意の値を選
択でき、任意の溶接条件に合わせることができる。
【０００８】この発明を実施するため、直流アーク溶接
装置の場合には、溶接電極が電圧源から変圧器、溶接電
流を調節する駆動部および整流回路を経由して給電を受
け、駆動部が制御器に接続し速度に依存する速度計用発
電機により影響される回路装置が有効であると実証され
ている。ここで大切なことは、この発明の他の構成で、
速度計用発電機に調節可能な固定電圧源を直列に接続し
ている点にある。その場合、この速度計用発電機は例え
ば 0〜 20 Ｖの速度に依存する電圧を出力するが、調節
可能な固定電圧源、例えば任意のステップ開閉器は 0〜
10 Ｖのベース電圧値を利用する。
【０００９】対応する回路中で加算される電圧値は溶接
電流制御器の一方の入力端に導入されるが、他方の入力
端には変流器から来る溶接電流の実際値が入力する。溶
接電流制御器中で目標値と実際値を比較すると、出力端
に必要な溶接電流が出力する。
【００１０】この発明を実施する他の有利な可能性は、
溶接電極が電圧源から変圧器、溶接電流を調節する駆動
部および整流回路を経由して給電され、この駆動部が制
御器に接続した溶接速度に依存する速度計用発電機によ
り影響を受ける点にある。この発明を実施するのに、速
度計用発電機と固定電圧源がそれ等の出力端を加算増幅
器の異なる入力端に別々に接続し、この加算増幅器の出
力が溶接電流制御器の入力端に作用し、この制御器の他
の入力端が変流器に接続している。この配置では両方の
電圧値を加算する時に直接相互の影響を排除し、明確な
電気状況を提供する。加算増幅器の出力電圧は、既に上
で説明したように、ここでも溶接電流制御器の一方の入
力端に導入され、この制御器の他方の入力端には変流器
から溶接電流の実際値が供給される。
【００１１】溶接電流の制御を更に改良することは、速
度計用発電機の出力端と加算増幅器の入力端の間に分圧
器を設けるともっと確実になる。この分圧器により溶接
電流の特性曲線の傾斜を調節できる。
【００１２】上に述べた直流アーク溶接装置から離れ
て、例えばＣＯ2 レーザーによるレーザー溶接装置を扱
うなら、加算される電圧値をレーザーの対応する制御器
に導入するか、あるいは加算増幅器の出力をレーザー制
御器の入力端に入力する。
【００１３】溶接電流のリップルを低減して管に成形す
る金属帯板を溶接する条件を最適にするこの発明の課題
は、溶接電極が電圧源から変圧器、溶接電流を調節する
駆動部および整流部品を経由して給電され、この駆動部
が制御器に接続されている溶接速度に依存する速度計用
発電機により影響を受け、溶接電流の制御でこの発明の
構想を発展させると、前記駆動部が制御器により駆動さ
れる後続駆動回路で制御されるサイリスタである処置を
与える。このような装置はトランジスタ中の損失電力を
低減するので、時としてしばしば経費の掛かるスイッチ
ング素子の冷却を省くことができる。同時に、この発明
を使用すれば、トランジスタを採用して得られる制御時
間の短い利点を有利に利用できる。このサイリスタ整流
装置は、トランジスタでの電圧降下とそれによる損失電
力を最小にするように制御される。
【００１４】この発明を実施する場合、駆動回路からサ
イリスタへ向かう帰還回路中に付加的な制御増幅器を設
けると効果的であることが実証されている。従って、サ
イリスタを問題なく制御でき、これは仕上速度の早い場
合にも当てはまる。
【００１５】溶接電流のリップルを低減して管に成形す
る金属帯板を溶接する最適条件を確実にするため、この
発明の構想を更に発展させると、駆動部として多パルス
整流装置を使用することができ、例えば 12 パルス整流
ユニットを使用できる。
【００１６】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づき、この発明
をより詳しく説明する。
【００１７】図１から理解できるように、給電電圧源に
符号１が付けてある。この電圧源は、例えば 50 Ｈz の
交流電流網である。電圧源１には変圧器２が接続し、こ
の変圧器２は二次側でサイリスタ３に接続している。符
号（＋）と（−）を付けた溶接装置（図示せず）の電極
４とサイリスタ３との間に変流器５が接続し、この変流
器５の二次側で溶接電流の実際値に対応する電圧を取り
出せる。制御器６は図示していない回路部分を介して給
電を受ける。
【００１８】サイリスタ３は、周知のように、電圧の零
クロス点毎に電流を遮断し、次いでその都度再びトリガ
ーする。このトリガーは制御器６で行われ、この制御器
６がサイリスタ３の点弧時点を状況に応じて早めたり遅
くするので、それに応じて電流が電極４に達する。しか
し、制御器６によるサイリスタ３の制御は直接的ではな
く、図示のように、トランジスタユニットとして形成さ
れた駆動回路７を介して行われる。この駆動回路７はサ
イリスタ３に後続しているが、このサイリスタへの帰還
部８を有し、この帰還部により制御増幅器９を介してサ
イリスタ３は駆動回路７での電圧降下とそれによる電力
損失を最小にするように制御される。これに反して、駆
動回路７を使用して制御性を更に改善し、仕上速度が早
い場合でも溶接電流のリップルを大幅に低減できる。図
１から理解できるように、サイリスタ３と後続する駆動
回路７の間に濾波回路１０を配置して更に改善できる。
【００１９】既に説明したように、調節可能な固定電圧
値と速度に依存する電圧値から成る電圧を制御器６に印
加すると、この発明には往々有利である。これを達成す
るため、速度計用発電機１１と可変抵抗１２で出力電圧
を調節できる固定電圧源１３から成る加算回路が設けて
ある。速度計用発電機１１から出力される電圧は接続す
べき管の仕上速度に依存する。この電圧は固定電圧源１
３の電圧と同じように別な入力端を介して加算増幅器１
４に入力される。この加算増幅器１４の出力は制御器６
に接続している。加算増幅器１４の他の入力には変流器
５が接続している。この変流器５は溶接電流の実際値を
得る。次いで、この実際値を速度計用発電機１１と調節
可能な固定電圧源１３から出力される電圧値と比較し、
制御に利用する。
【００２０】図１に示す実施例から離れて、図２には、
例えば６パルスのサイリスタ３を 12 パルスのサイリス
タ１５で置き換えた装置が示してある。これに応じて、
給電電圧源１から給電を受ける変圧器２にも第二の二次
巻線が装備されている。この発明による回路装置の他の
全てのスイッチング素子はこの発明を実施するため図１
に使用されるものと同じである。
【００２１】図３に示す実施例では制御器６は電力を電
力回路網１６から得る。速度計用発電機１１から出力さ
れる速度依存の電圧の特性線の傾斜はステップ開閉器１
７で調整される。
【００２２】図４は図３で説明した回路の動作をグラフ
にして示す。溶接速度（単位 m/min) に対して溶接電流
（単位Ａ）が記入されている。加算増幅器１４に導入さ
れる調節可能な固定電圧値は一定のベース電流を与え
る。この電圧値の変化は、図４から明らかなように、零
点を電流軸の方向に平行移動させるか、曲線群Ｃをそれ
に合わせて平行移動させる。更に、この発明で大切なこ
とは、速度計用発電機１１に後続するステップ開閉器１
７により曲線群Ｃの傾斜を可変できるので、要求毎に溶
接速度応じて単位時間当たりに小さいまたは大きい溶接
電流を流せる点にある。特に図３は直流アーク溶接装置
やレーザー溶接装置に同じように当てはまり、速度計用
発電機１１と固定電圧源１３から加算増幅器１４に導入
される電圧値が互いに影響しなく、共通の零点があるこ
とによって生じるこの発明による利点を示している。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による溶
接電流を制御する装置により、仕上速度に応じた最適な
溶接電流により任意の金属や肉厚の異なる金属帯板を溶
接できる。更に、溶接電流のリップルを抑えて管に成形
する金属帯板を溶接する最適な溶接条件が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による第一実施例の溶接電流制御回
路のブロック図、
【図２】 この発明による第二実施例の溶接電流制御回
路のブロック図、
【図３】 この発明による第三実施例の溶接電流制御回
路のブロック図、
【図４】 第三実施例の溶接電流制御回路の動作モード
で得られる溶接速度と溶接電流の関係を示す特性曲線で
ある。
【符号の説明】
１ 供給電源（電源回路網） ２ 変圧器 ３ サイリスタ ４ 電極 ５ 変流器 ６ 制御器 ７ 駆動回路 ８ 帰還部 ９ 制御増幅器 １０ 濾波回路 １１ 速度計用発電機 １２ 抵抗 １３ 固定電圧源 １５ 12 パルスサイリスタ １６ 電源回路網 １７ ステップ開閉器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 26/00 ３１０ Ｂ２３Ｋ 26/00 ３１０Ｊ // Ｂ２３Ｋ 101:06 (72)発明者 ウオルフラーム・クレブル ドイツ連邦共和国、イゼルンハーゲン ２、ジーフェルスダム、２ベー (56)参考文献 特開 昭49−17589（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−212063（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−62727（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−478（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−39335（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−103757（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−117144（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−64772（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−13881（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭63−44225（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/073 B21C 37/08 B23K 9/025 B23K 26/00 B23K 101:06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 管の仕上速度に応じて制御器で溶接電流
    を制御し、長手方向の継ぎ目により長手方向に進む金属
    帯板から成形される管を溶接するために使用される、非
    燃焼電極を備えた直流電流溶接装置の溶接電流を制御す
    る回路装置において、 電圧源（１）から溶接電流を調整する駆動回路（７）を
    介して溶接装置の電極と第二電極としての管とに給電を
    行い、 管の仕上速度に依存する電圧を出力する速度計用発電機
    （１１）と溶接電流の目標値に相当する電圧を形成する
    固定電圧源（１３）とが出力端を制御器（６）に接続し
    ている加算増幅器（１４）の異なる入力端に別々に接続
    し、 溶接電流の実際値を検出する変流器（５）が加算増幅器
    （１４）の他の入力端に接続し、 制御器（６）の出力端が駆動ユニット（７）に接続して
    いる、ことを特徴とする回路装置。
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