JP3156032B2 - 消耗電極式パルスアーク溶接機 - Google Patents
消耗電極式パルスアーク溶接機Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接ワイヤと溶接母材
との間にパルス電流を供給し、アークを発生させて溶接
するパルスアーク溶接機に係わり、とくに多量のスパッ
タを発生する亜鉛メッキ鋼板などの溶接に用いる消耗電
極式パルスアーク溶接機に関する。
との間にパルス電流を供給し、アークを発生させて溶接
するパルスアーク溶接機に係わり、とくに多量のスパッ
タを発生する亜鉛メッキ鋼板などの溶接に用いる消耗電
極式パルスアーク溶接機に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、溶接が多方面で活用されるが、亜
鉛メッキ鋼板などの溶接時におけるスパッタの発生が課
題である。
鉛メッキ鋼板などの溶接時におけるスパッタの発生が課
題である。
【０００３】以下、従来の消耗電極式パルスアーク溶接
機について説明する。パルスアーク溶接機は、溶接ワイ
ヤと溶接母材との間にパルス電流を供給し、アークを発
生させて溶接する手段である。図４（ａ）は消耗電極式
パルスアーク溶接機により軟鋼板を溶接するときの動作
を示す模式図であり、図４（ｂ）はパルス電流を示す電
流波形図である。図に示したように、溶接ワイヤ２１と
溶接母材２２との間にベース電流とパルス電流を交互に
供給するとアークが発生して溶接ワイヤ２１の先端が加
熱され、パルス電流により溶接ワイヤ２１の先端が溶融
するとともに引きちぎられて溶滴となり、溶接ワイヤ２
１から離脱して溶接母材２２に移行する。この動作がパ
ルスごとに繰り返されて溶接が進行するが、この状態を
１パルス１溶滴と称している。
機について説明する。パルスアーク溶接機は、溶接ワイ
ヤと溶接母材との間にパルス電流を供給し、アークを発
生させて溶接する手段である。図４（ａ）は消耗電極式
パルスアーク溶接機により軟鋼板を溶接するときの動作
を示す模式図であり、図４（ｂ）はパルス電流を示す電
流波形図である。図に示したように、溶接ワイヤ２１と
溶接母材２２との間にベース電流とパルス電流を交互に
供給するとアークが発生して溶接ワイヤ２１の先端が加
熱され、パルス電流により溶接ワイヤ２１の先端が溶融
するとともに引きちぎられて溶滴となり、溶接ワイヤ２
１から離脱して溶接母材２２に移行する。この動作がパ
ルスごとに繰り返されて溶接が進行するが、この状態を
１パルス１溶滴と称している。
【０００４】このような消耗電極式パルスアーク溶接機
で亜鉛メッキ鋼板などを溶接すると、鋼板表面にメッキ
され、鉄より低い融点を持つ亜鉛が気化して溶接ワイヤ
２１と溶接母材２２との短絡を誘起し、その結果として
多量のスパッタが発生する。
で亜鉛メッキ鋼板などを溶接すると、鋼板表面にメッキ
され、鉄より低い融点を持つ亜鉛が気化して溶接ワイヤ
２１と溶接母材２２との短絡を誘起し、その結果として
多量のスパッタが発生する。
【０００５】図５（ａ）は短絡の発生動作を示す模式図
であり、図５（ｂ）は溶接電流を示す電流波形図であ
る。たとえば亜鉛メッキ鋼板をパルスアーク溶接する
と、亜鉛蒸気が発生し、この蒸気亜鉛が溶融池および溶
融金属を通過して外部に拡散するので、溶接ワイヤ２１
の先端から離脱しようとする溶滴を押し上げたり、アー
ク状態を乱すので、図４（ａ）に示した１パルス１溶滴
の動作が阻害され、図５（ａ）に示したように、溶滴が
移行せずに溶接ワイヤ２１の先端で成長し、そのまま溶
接母材２２に短絡するようになる。短絡が発生すると、
つぎに到来するパルス電流で溶滴が飛散して多量のスパ
ッタとなる。このようなスパッタの発生は、溶接品質を
低下させるだけでなく、発生頻度が高い場合には溶接部
の手直しが必要となり、また、手直し不可の場合にはそ
の部材を廃棄するなど、作業能率の低下、および著しい
不経済をもたらしている。
であり、図５（ｂ）は溶接電流を示す電流波形図であ
る。たとえば亜鉛メッキ鋼板をパルスアーク溶接する
と、亜鉛蒸気が発生し、この蒸気亜鉛が溶融池および溶
融金属を通過して外部に拡散するので、溶接ワイヤ２１
の先端から離脱しようとする溶滴を押し上げたり、アー
ク状態を乱すので、図４（ａ）に示した１パルス１溶滴
の動作が阻害され、図５（ａ）に示したように、溶滴が
移行せずに溶接ワイヤ２１の先端で成長し、そのまま溶
接母材２２に短絡するようになる。短絡が発生すると、
つぎに到来するパルス電流で溶滴が飛散して多量のスパ
ッタとなる。このようなスパッタの発生は、溶接品質を
低下させるだけでなく、発生頻度が高い場合には溶接部
の手直しが必要となり、また、手直し不可の場合にはそ
の部材を廃棄するなど、作業能率の低下、および著しい
不経済をもたらしている。
【０００６】この課題を解決するために、短絡が発生し
たとき、電流値を制限した所定の短絡パルスにより短絡
を解消する手段がある。たとえば、特開昭５７−１９１
６５号公報には通常のパルス電流よりも小さい電流値の
台型の短絡パルスにより短絡を解消する手段を開示して
おり、これに類する手段が一般的に知られている。図１
０は、その一例の構成を示すブロック図である。図にお
いて、短絡・アーク判定部２４は、出力端子２３におけ
る溶接電圧を検出し、その電圧が所定値以下に低下した
ことにより短絡を検出し、スイッチング素子２６により
スイッチング素子２７の出力から短絡制御回路部１０の
制御信号出力に切り換えるが、短絡が発生していない正
常動作ではスイッチング素子２６はスイッチング素子２
７の出力を選択してパワー素子駆動回路部２５に出力す
る。
たとき、電流値を制限した所定の短絡パルスにより短絡
を解消する手段がある。たとえば、特開昭５７−１９１
６５号公報には通常のパルス電流よりも小さい電流値の
台型の短絡パルスにより短絡を解消する手段を開示して
おり、これに類する手段が一般的に知られている。図１
０は、その一例の構成を示すブロック図である。図にお
いて、短絡・アーク判定部２４は、出力端子２３におけ
る溶接電圧を検出し、その電圧が所定値以下に低下した
ことにより短絡を検出し、スイッチング素子２６により
スイッチング素子２７の出力から短絡制御回路部１０の
制御信号出力に切り換えるが、短絡が発生していない正
常動作ではスイッチング素子２６はスイッチング素子２
７の出力を選択してパワー素子駆動回路部２５に出力す
る。
【０００７】いま、短絡が発生していないとすると、パ
ルス・ベース設定回路部２８がパルス期間とベース期間
とを周期的に設定し、パルス期間の電流を制御するパル
ス部制御回路部１２の制御信号と、ベース期間の電流を
制御するベース部制御回路部１３の制御信号とをパルス
期間とベース期間とに対応してスイッチング素子２７に
より切り換え、スイッチング素子２６を介してパワー素
子駆動回路部２５によりパワー素子１６を制御すること
により、溶接ワイヤ２０と溶接母材２１との間に周期的
なパルス電流を供給している。
ルス・ベース設定回路部２８がパルス期間とベース期間
とを周期的に設定し、パルス期間の電流を制御するパル
ス部制御回路部１２の制御信号と、ベース期間の電流を
制御するベース部制御回路部１３の制御信号とをパルス
期間とベース期間とに対応してスイッチング素子２７に
より切り換え、スイッチング素子２６を介してパワー素
子駆動回路部２５によりパワー素子１６を制御すること
により、溶接ワイヤ２０と溶接母材２１との間に周期的
なパルス電流を供給している。
【０００８】つぎに、短絡が発生すると、短絡・アーク
判定部２４が溶接電圧が所定値以下に低下したことから
短絡発生を検出し、スイッチング素子２６により短絡制
御回路部１０の制御信号出力を選択してパワー素子駆動
回路部２５に出力する。短絡制御回路部１０は短絡を解
消するための所定の短絡電流を流すための制御信号を出
力し、この短絡電流により通常のパルス電流よりも小さ
い電流値により短絡が解消されるとともに、スパッタの
発生が抑制される。短絡が解消すると、短絡・アーク判
定部２４はスイッチング素子２６にスイッチング素子２
７の出力を選択させるので、通常の動作に戻る。
判定部２４が溶接電圧が所定値以下に低下したことから
短絡発生を検出し、スイッチング素子２６により短絡制
御回路部１０の制御信号出力を選択してパワー素子駆動
回路部２５に出力する。短絡制御回路部１０は短絡を解
消するための所定の短絡電流を流すための制御信号を出
力し、この短絡電流により通常のパルス電流よりも小さ
い電流値により短絡が解消されるとともに、スパッタの
発生が抑制される。短絡が解消すると、短絡・アーク判
定部２４はスイッチング素子２６にスイッチング素子２
７の出力を選択させるので、通常の動作に戻る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のスパ
ッタの発生を抑制する手段を備えた消耗電極式パルスア
ーク溶接機では、完全にスパッタの発生を抑制できない
という問題がある。すなわち、従来手段では一般的に短
絡がベース期間で発生するものとしているが、実際には
パルス期間にも発生し、パルス期間では短絡検出が遅れ
ること、およびパルス期間では短絡検出が不確実である
ことにより、パルス期間に短絡が発生すると４００〜６
００Ａに達する大きいピーク電流で多量のスパッタを発
生させてしまうという問題である。なお、以下、ベース
期間における短絡をベース短絡、パルス期間における短
絡をピーク短絡と称す。
ッタの発生を抑制する手段を備えた消耗電極式パルスア
ーク溶接機では、完全にスパッタの発生を抑制できない
という問題がある。すなわち、従来手段では一般的に短
絡がベース期間で発生するものとしているが、実際には
パルス期間にも発生し、パルス期間では短絡検出が遅れ
ること、およびパルス期間では短絡検出が不確実である
ことにより、パルス期間に短絡が発生すると４００〜６
００Ａに達する大きいピーク電流で多量のスパッタを発
生させてしまうという問題である。なお、以下、ベース
期間における短絡をベース短絡、パルス期間における短
絡をピーク短絡と称す。
【００１０】まず、パルス期間における短絡検出の遅れ
について説明する。図６は従来の短絡・アーク判定部２
４の動作を示す特性図である。亜鉛メッキ鋼板などを溶
接しているときにピーク短絡が発生した場合、図６に示
したように、パルス期間では、短絡直前は４０ボルト以
上の高い電圧が溶接ワイヤ２１と溶接母材２２との間に
印加されているが、短絡が発生すると溶接電圧は急激に
低下する。しかし、溶接電圧を溶接機の出力端子間で検
出すると、制御ケーブルのインダクタンスにより、図の
曲線ａで示したように、実際の低下よりも緩やかな勾配
で電圧値Ａまで低下する。この検出電圧をコイル、コン
デンサおよび抵抗などの回路素子を介して制御回路上で
処理できる信号に変換すると、曲線ｂで示したように、
検出電圧の降下勾配はさらに緩やかな変化になってしま
う。したがって、短絡が発生してから検出電圧が所定の
閾値Ｂにまで低下して短絡が検出されるまでの時間Ｔ１
はかなり長くなる。ピーク短絡においては電流が大きい
ために短絡が短時間に解消してしまう傾向があり、短絡
検出時間が長いときには短絡検出以前に短絡が終了する
場合もあり、短絡に対応できないまま多量のスパッタを
発生させてしまうという問題がある。
について説明する。図６は従来の短絡・アーク判定部２
４の動作を示す特性図である。亜鉛メッキ鋼板などを溶
接しているときにピーク短絡が発生した場合、図６に示
したように、パルス期間では、短絡直前は４０ボルト以
上の高い電圧が溶接ワイヤ２１と溶接母材２２との間に
印加されているが、短絡が発生すると溶接電圧は急激に
低下する。しかし、溶接電圧を溶接機の出力端子間で検
出すると、制御ケーブルのインダクタンスにより、図の
曲線ａで示したように、実際の低下よりも緩やかな勾配
で電圧値Ａまで低下する。この検出電圧をコイル、コン
デンサおよび抵抗などの回路素子を介して制御回路上で
処理できる信号に変換すると、曲線ｂで示したように、
検出電圧の降下勾配はさらに緩やかな変化になってしま
う。したがって、短絡が発生してから検出電圧が所定の
閾値Ｂにまで低下して短絡が検出されるまでの時間Ｔ１
はかなり長くなる。ピーク短絡においては電流が大きい
ために短絡が短時間に解消してしまう傾向があり、短絡
検出時間が長いときには短絡検出以前に短絡が終了する
場合もあり、短絡に対応できないまま多量のスパッタを
発生させてしまうという問題がある。
【００１１】つぎに、パルス期間における短絡検出の不
確実について説明する。図８は消耗電極式パルスアーク
溶接機におけるベース短絡時の出力端子間電圧Ｅおよび
ピーク短絡時の出力端子間電圧Ａを示す電圧波形図であ
る。ピーク短絡時の短絡電流はベース短絡時の短絡電流
よりも大きいため、短絡時の電圧はピーク短絡時の方が
高く、ベース電圧付近までしか低下しない場合もある。
図１０に示した従来手段では、短絡を判定する閾値Ｂが
ベース期間とパルス期間とで共通に設定されており、ベ
ース期間の短絡を検出できるように閾値を低く設定する
と、ベース電圧付近までしか低下しないピーク短絡の検
出が困難となり、やはり短絡を検出できないまま多量の
スパッタを発生させてしまう。また、パルス期間の短絡
検出を確実になるように閾値を高く設定すると、逆にベ
ース期間の短絡検出ができなくなる。
確実について説明する。図８は消耗電極式パルスアーク
溶接機におけるベース短絡時の出力端子間電圧Ｅおよび
ピーク短絡時の出力端子間電圧Ａを示す電圧波形図であ
る。ピーク短絡時の短絡電流はベース短絡時の短絡電流
よりも大きいため、短絡時の電圧はピーク短絡時の方が
高く、ベース電圧付近までしか低下しない場合もある。
図１０に示した従来手段では、短絡を判定する閾値Ｂが
ベース期間とパルス期間とで共通に設定されており、ベ
ース期間の短絡を検出できるように閾値を低く設定する
と、ベース電圧付近までしか低下しないピーク短絡の検
出が困難となり、やはり短絡を検出できないまま多量の
スパッタを発生させてしまう。また、パルス期間の短絡
検出を確実になるように閾値を高く設定すると、逆にベ
ース期間の短絡検出ができなくなる。
【００１２】以上のように、従来の手段ではスパッタの
発生に対して根本的な解決に至っておらず、比較的速度
の遅い低速溶接や、鋼板との間隙を開いた溶接など、主
として経験に基づいた施工面での工夫により対応してい
るのが実情である。
発生に対して根本的な解決に至っておらず、比較的速度
の遅い低速溶接や、鋼板との間隙を開いた溶接など、主
として経験に基づいた施工面での工夫により対応してい
るのが実情である。
【００１３】本発明は上記の課題を解決するもので、亜
鉛メッキ鋼板などの溶接において発生するピーク短絡を
速やかに、かつ確実に検出して、かつピーク短絡電流を
抑制して多量のスパッタが発生するのを抑制できる消耗
電極式パルスアーク溶接機を提供することを目的とす
る。
鉛メッキ鋼板などの溶接において発生するピーク短絡を
速やかに、かつ確実に検出して、かつピーク短絡電流を
抑制して多量のスパッタが発生するのを抑制できる消耗
電極式パルスアーク溶接機を提供することを目的とす
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、溶接ワイヤと溶接母材との間に周期的に
パルス電流を供給してアークを発生させて溶接する消耗
電極式パルスアーク溶接機において、溶接電圧を所定の
電圧値で制限した検出電圧に変換して出力する溶接電圧
検出回路部と、前記検出電圧により短絡が発生している
か否かをベース期間の閾値とこのベース期間の閾値より
高いパルス期間の閾値により判定する短絡・アーク判定
回路部と、通常動作における電流を制御する制御信号を
出力する電流制御回路部と、ベース期間の短絡電流を制
限する制御信号とパルス期間の短絡電流を制限する制御
信号をそれぞれベース期間とパルス期間に対応して出力
する短絡電流制御回路部と、前記電流制御回路部の制御
信号出力と前記短絡電流制御回路部の制御信号出力とを
前記短絡・アーク判定回路部の判定出力により選択して
出力するスイッチング素子とを備え、前記短絡・アーク
判定回路部の短絡判定により前記電流制御回路部の制御
信号に代えて前記短絡電流制御回路部の制御信号を出力
し、短絡が解消すれば前記電流制御回路部の制御信号を
出力するように切り換え、パルス期間の短絡電流を通常
のパルス電流より小さい電流に低下させるようにした消
耗電極式パルスアーク溶接機である。
成するために、溶接ワイヤと溶接母材との間に周期的に
パルス電流を供給してアークを発生させて溶接する消耗
電極式パルスアーク溶接機において、溶接電圧を所定の
電圧値で制限した検出電圧に変換して出力する溶接電圧
検出回路部と、前記検出電圧により短絡が発生している
か否かをベース期間の閾値とこのベース期間の閾値より
高いパルス期間の閾値により判定する短絡・アーク判定
回路部と、通常動作における電流を制御する制御信号を
出力する電流制御回路部と、ベース期間の短絡電流を制
限する制御信号とパルス期間の短絡電流を制限する制御
信号をそれぞれベース期間とパルス期間に対応して出力
する短絡電流制御回路部と、前記電流制御回路部の制御
信号出力と前記短絡電流制御回路部の制御信号出力とを
前記短絡・アーク判定回路部の判定出力により選択して
出力するスイッチング素子とを備え、前記短絡・アーク
判定回路部の短絡判定により前記電流制御回路部の制御
信号に代えて前記短絡電流制御回路部の制御信号を出力
し、短絡が解消すれば前記電流制御回路部の制御信号を
出力するように切り換え、パルス期間の短絡電流を通常
のパルス電流より小さい電流に低下させるようにした消
耗電極式パルスアーク溶接機である。
【００１５】
【作用】本発明は上記の構成において、溶接電圧検出回
路部は、パルス期間における４０ボルト以上の高い溶接
電圧を数ボルト程度の低い電圧に制限して出力する。短
絡・アーク判定回路部は前記検出電圧を入力し、その電
圧低下により短絡を検出するが、低電圧に制限された検
出電圧はレベルが低いので、短絡判定処理で扱う低レベ
ルの信号に変換する回路素子で発生する時間遅延が小さ
くでき、パルス期間における短絡検出までの所要時間
は、従来の高電圧の検出電圧から処理していたよりも短
くなる。また、短絡判定のための閾値はベース期間とパ
ルス期間とで独立してそれぞれ最適に設定され、パルス
期間の高い閾値設定はパルス期間の短絡検出を容易にす
る。
路部は、パルス期間における４０ボルト以上の高い溶接
電圧を数ボルト程度の低い電圧に制限して出力する。短
絡・アーク判定回路部は前記検出電圧を入力し、その電
圧低下により短絡を検出するが、低電圧に制限された検
出電圧はレベルが低いので、短絡判定処理で扱う低レベ
ルの信号に変換する回路素子で発生する時間遅延が小さ
くでき、パルス期間における短絡検出までの所要時間
は、従来の高電圧の検出電圧から処理していたよりも短
くなる。また、短絡判定のための閾値はベース期間とパ
ルス期間とで独立してそれぞれ最適に設定され、パルス
期間の高い閾値設定はパルス期間の短絡検出を容易にす
る。
【００１６】また、短絡電流制御回路部は、ピーク短絡
電流をパルスピーク電流より低い所定の電流値に制御
し、従来４００〜６００Ａに達していたピーク短絡電流
を低い電流値に制御してスパッタの発生を抑制する。な
お、ピーク短絡が解除された時点からパルス期間終了点
まで再び溶接電流を通常のパルスピーク電流に設定す
る。この設定は、パルスピーク期間の後期はつぎのパル
ス期間で溶接ワイヤ先端の溶滴が離脱するように溶接ワ
イヤ先端を溶融する準備段階として必要だからである。
電流をパルスピーク電流より低い所定の電流値に制御
し、従来４００〜６００Ａに達していたピーク短絡電流
を低い電流値に制御してスパッタの発生を抑制する。な
お、ピーク短絡が解除された時点からパルス期間終了点
まで再び溶接電流を通常のパルスピーク電流に設定す
る。この設定は、パルスピーク期間の後期はつぎのパル
ス期間で溶接ワイヤ先端の溶滴が離脱するように溶接ワ
イヤ先端を溶融する準備段階として必要だからである。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の消耗電極式パルスアーク溶接
機の一実施例について図面を参照しながら説明する。
機の一実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１８】図１は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。なお、図１０に示した従来例と同じ構成
要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本
実施例が従来例と異なる点は、溶接電圧検出回路部１、
短絡・アーク判定回路部２、および短絡電流制御回路部
３を備え、溶接電圧を所定の低電圧に制限した検出電圧
に変換して検出すること、短絡・アーク判定をパルス期
間とベース期間とで異なる閾値により行うこと、および
短絡電流制御をパルス期間とベース期間とで異なる制御
とすることにある。
ック図である。なお、図１０に示した従来例と同じ構成
要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本
実施例が従来例と異なる点は、溶接電圧検出回路部１、
短絡・アーク判定回路部２、および短絡電流制御回路部
３を備え、溶接電圧を所定の低電圧に制限した検出電圧
に変換して検出すること、短絡・アーク判定をパルス期
間とベース期間とで異なる閾値により行うこと、および
短絡電流制御をパルス期間とベース期間とで異なる制御
とすることにある。
【００１９】図１において、１は溶接電圧を検出して検
出信号を出力する溶接電圧検出回路部、２は前記検出信
号に基づいて短絡が発生したか、または通常のアークが
発生しているかを判定する短絡・アーク判定回路部、３
は短絡が発生したときに短絡電流を制御する短絡電流制
御回路部である。短絡電流制御回路部３は、ベース期間
の短絡電流の制御信号を出力するベース期間短絡電流制
御回路部４と、パルス期間の短絡電流の制御信号を出力
するパルス期間短絡電流制御回路部５と、パルス・ベー
ス設定回路部２８の期間指定により、ベース期間短絡電
流制御回路部４の制御信号出力とパルス期間短絡電流制
御回路部５の制御信号出力とを切り換え選択して出力す
るスイッチング素子６とを備えている。
出信号を出力する溶接電圧検出回路部、２は前記検出信
号に基づいて短絡が発生したか、または通常のアークが
発生しているかを判定する短絡・アーク判定回路部、３
は短絡が発生したときに短絡電流を制御する短絡電流制
御回路部である。短絡電流制御回路部３は、ベース期間
の短絡電流の制御信号を出力するベース期間短絡電流制
御回路部４と、パルス期間の短絡電流の制御信号を出力
するパルス期間短絡電流制御回路部５と、パルス・ベー
ス設定回路部２８の期間指定により、ベース期間短絡電
流制御回路部４の制御信号出力とパルス期間短絡電流制
御回路部５の制御信号出力とを切り換え選択して出力す
るスイッチング素子６とを備えている。
【００２０】上記構成要素の相互関係と動作について説
明する。短絡が発生していない正常動作では、従来例で
説明したと同様に、パルス・ベース設定回路部２８が設
定するタイミングにより、パルス部制御回路部１２の制
御信号とベース部制御回路部１３の制御信号とが周期的
にスイッチング素子２７で切り換えられて、スイッチン
グ素子２６を介してパワー素子駆動回路部２５に与えら
れ、パワー素子１６により周期的にパルス電流が溶接ワ
イヤ２１と溶接母材２２との間に印加される。このと
き、スイッチング素子２６はスイッチング素子２７の出
力を選択していることは言うまでもない。２９は電流制
御回路部を示す。
明する。短絡が発生していない正常動作では、従来例で
説明したと同様に、パルス・ベース設定回路部２８が設
定するタイミングにより、パルス部制御回路部１２の制
御信号とベース部制御回路部１３の制御信号とが周期的
にスイッチング素子２７で切り換えられて、スイッチン
グ素子２６を介してパワー素子駆動回路部２５に与えら
れ、パワー素子１６により周期的にパルス電流が溶接ワ
イヤ２１と溶接母材２２との間に印加される。このと
き、スイッチング素子２６はスイッチング素子２７の出
力を選択していることは言うまでもない。２９は電流制
御回路部を示す。
【００２１】以下、短絡が発生した場合の動作について
説明する。溶接電圧検出回路部１は出力端子２３におけ
る溶接電圧をつねに検出し、後述する検出電圧に変換し
て短絡・アーク判定回路部２に出力しており、短絡・ア
ーク判定回路部２は前記検出電圧が低下したことにより
短絡が発生したことを検知すると、スイッチング素子２
６を切り換えてスイッチング素子６の出力を選択してパ
ワー素子駆動回路部２５に与えるようにする。すなわ
ち、短絡電流制御回路部３は、短絡が発生したときのみ
有効に動作する。短絡電流制御回路部３は、パルス・ベ
ース設定回路部２８の期間指定により、ベース期間では
ベース期間短絡電流制御回路部４の制御信号出力を、パ
ルス期間ではパルス期間短絡電流設定回路部５の制御信
号出力をスイッチング素子６により選択して出力し、ス
イッチング素子２６を介してパワー素子駆動回路部２５
によりパワー素子１６を駆動する。この動作により、ベ
ース短絡が発生したときにはベース期間短絡電流制御回
路部４の制御信号出力によりベース期間の短絡解消のた
めの短絡電流として制御され、ピーク短絡が発生したと
きにはパルス期間短絡電流設定回路部５の制御信号出力
によりピーク短絡電流が通常のパルスピーク電流りも小
さい所定の電流値になるように制御され、短絡電流が制
限される。
説明する。溶接電圧検出回路部１は出力端子２３におけ
る溶接電圧をつねに検出し、後述する検出電圧に変換し
て短絡・アーク判定回路部２に出力しており、短絡・ア
ーク判定回路部２は前記検出電圧が低下したことにより
短絡が発生したことを検知すると、スイッチング素子２
６を切り換えてスイッチング素子６の出力を選択してパ
ワー素子駆動回路部２５に与えるようにする。すなわ
ち、短絡電流制御回路部３は、短絡が発生したときのみ
有効に動作する。短絡電流制御回路部３は、パルス・ベ
ース設定回路部２８の期間指定により、ベース期間では
ベース期間短絡電流制御回路部４の制御信号出力を、パ
ルス期間ではパルス期間短絡電流設定回路部５の制御信
号出力をスイッチング素子６により選択して出力し、ス
イッチング素子２６を介してパワー素子駆動回路部２５
によりパワー素子１６を駆動する。この動作により、ベ
ース短絡が発生したときにはベース期間短絡電流制御回
路部４の制御信号出力によりベース期間の短絡解消のた
めの短絡電流として制御され、ピーク短絡が発生したと
きにはパルス期間短絡電流設定回路部５の制御信号出力
によりピーク短絡電流が通常のパルスピーク電流りも小
さい所定の電流値になるように制御され、短絡電流が制
限される。
【００２２】図２は本実施例における溶接電圧検出回路
部１が溶接電圧を所定の検出電圧に変換して出力する構
成の実現例を示す回路図である。図において、出力プラ
ス端子と出力アース端子との間にダイオード列３０と抵
抗３１の直列回路を接続し、ダイオード列３０の両端電
圧を電圧変換回路部３２に入力し、電圧変換回路部３２
はその電圧を出力する。出力端子間の溶接電圧がダイオ
ード列３０の両端電圧より高い場合にはダイオード列３
０が通電し、ダイオードの順方向の合計を出力する。図
７はこの溶接電圧検出回路部１の動作を示す特性図であ
る。図において、電圧レベルＣは溶接電圧検出回路部１
が出力するレベル、すなわちダイオード列３０の両端電
圧であり、この電圧は数ボルト程度（制御ケーブルで降
下する電圧値Ａに数ボルト程度加えた電圧値になるよう
にダイオードの順方向電圧の合計を設定する）の低い電
圧値となる。このため、この低い電圧値を制御基板上で
処理できる信号に変換するのにコイルおよび抵抗などの
回路素子を介しても、短絡・アーク判定電圧値、すなわ
ち閾値Ｂまで降下する時間Ｔ２は従来例のＴ１よりも短
時間になり、より速く短絡を検出できる。
部１が溶接電圧を所定の検出電圧に変換して出力する構
成の実現例を示す回路図である。図において、出力プラ
ス端子と出力アース端子との間にダイオード列３０と抵
抗３１の直列回路を接続し、ダイオード列３０の両端電
圧を電圧変換回路部３２に入力し、電圧変換回路部３２
はその電圧を出力する。出力端子間の溶接電圧がダイオ
ード列３０の両端電圧より高い場合にはダイオード列３
０が通電し、ダイオードの順方向の合計を出力する。図
７はこの溶接電圧検出回路部１の動作を示す特性図であ
る。図において、電圧レベルＣは溶接電圧検出回路部１
が出力するレベル、すなわちダイオード列３０の両端電
圧であり、この電圧は数ボルト程度（制御ケーブルで降
下する電圧値Ａに数ボルト程度加えた電圧値になるよう
にダイオードの順方向電圧の合計を設定する）の低い電
圧値となる。このため、この低い電圧値を制御基板上で
処理できる信号に変換するのにコイルおよび抵抗などの
回路素子を介しても、短絡・アーク判定電圧値、すなわ
ち閾値Ｂまで降下する時間Ｔ２は従来例のＴ１よりも短
時間になり、より速く短絡を検出できる。
【００２３】図３は本実施例における短絡・アーク判定
回路部２がベース期間とパルス期間とで閾値を変えて短
絡を判定する構成の実現例を示す回路図である。図にお
いて、電源４０の電圧を分圧する抵抗４１と抵抗４３に
よる分圧回路と、抵抗４２と抵抗４３による分圧回路
と、パルス・ベース設定回路部２８の出力信号により抵
抗４１または抵抗４２のいずれかを選択するスイッチン
グ素子４４と、前記分圧電圧を参照電圧として溶接電圧
検出回路部１で検出した電圧を比較する比較器４５を備
えている。パルス・ベース設定回路部２８の出力により
パルス期間とベース期間とに対応して抵抗４１または抵
抗４２のいずれかを選択することにより、パルス期間と
ベース期間とで分圧電圧、すなわち比較器４５の参照電
圧が変化する。この参照電圧は短絡判定の閾値電圧であ
る。すなわち、本実施例においては、パルス期間とベー
ス期間とで短絡・アークを判定する閾値を変えている。
この閾値は、図８に示したように、ベース期間では、ベ
ース電圧に対応する溶接電圧検出回路部１の出力より低
く、かつ制御ケーブルで降下する電圧に対応する溶接電
圧検出回路部１の出力レベルＥより高い値のレベルＦに
設定し、パルス期間では、パルス電圧に対応する溶接電
圧検出回路部１の出力レベルＣより低く、かつ制御ケー
ブルで降下する電圧に対応する溶接電圧検出回路部１の
出力レベルＡよりも高いレベルＧに設定する。この設定
により、ベース電圧付近までしか低下しないピーク短絡
時の電圧が検出可能となる。
回路部２がベース期間とパルス期間とで閾値を変えて短
絡を判定する構成の実現例を示す回路図である。図にお
いて、電源４０の電圧を分圧する抵抗４１と抵抗４３に
よる分圧回路と、抵抗４２と抵抗４３による分圧回路
と、パルス・ベース設定回路部２８の出力信号により抵
抗４１または抵抗４２のいずれかを選択するスイッチン
グ素子４４と、前記分圧電圧を参照電圧として溶接電圧
検出回路部１で検出した電圧を比較する比較器４５を備
えている。パルス・ベース設定回路部２８の出力により
パルス期間とベース期間とに対応して抵抗４１または抵
抗４２のいずれかを選択することにより、パルス期間と
ベース期間とで分圧電圧、すなわち比較器４５の参照電
圧が変化する。この参照電圧は短絡判定の閾値電圧であ
る。すなわち、本実施例においては、パルス期間とベー
ス期間とで短絡・アークを判定する閾値を変えている。
この閾値は、図８に示したように、ベース期間では、ベ
ース電圧に対応する溶接電圧検出回路部１の出力より低
く、かつ制御ケーブルで降下する電圧に対応する溶接電
圧検出回路部１の出力レベルＥより高い値のレベルＦに
設定し、パルス期間では、パルス電圧に対応する溶接電
圧検出回路部１の出力レベルＣより低く、かつ制御ケー
ブルで降下する電圧に対応する溶接電圧検出回路部１の
出力レベルＡよりも高いレベルＧに設定する。この設定
により、ベース電圧付近までしか低下しないピーク短絡
時の電圧が検出可能となる。
【００２４】図９は本実施例において、ピーク短絡電流
を通常のパルスピーク電流よりも小さい値に制限する動
作を示す波形図である。図に示したように、短絡時の電
流がスパッタが発生しないように小さい値に制限され、
また、短絡が解消すると通常のパルス電流に戻る。
を通常のパルスピーク電流よりも小さい値に制限する動
作を示す波形図である。図に示したように、短絡時の電
流がスパッタが発生しないように小さい値に制限され、
また、短絡が解消すると通常のパルス電流に戻る。
【００２５】以上のように本実施例によれば、溶接電圧
検出回路部１が溶接電圧をダイオード順方向電圧で制限
して検出電圧として出力することにより検出電圧を低電
圧化でき、短絡・アーク判定回路部２で閾値と比較して
短絡判定するのに時間遅延が小さくなって速やかに短絡
判定できるとともに、短絡・アーク判定回路部２がベー
ス期間とパルス期間とでそれぞれの閾値で短絡判定する
ので、期間に最適な閾値で短絡判定が確実にできる。ま
た、短絡電流制御回路部３がベース期間とパルス期間の
それぞれは独立して短絡電流を制御し、ベース短絡電流
を制御して短絡を解消するように制御するとともに、電
流の大きいピーク短絡電流を多量のスパッタが発生しな
い値まで適切に制限し、かつ短絡が解消すると通常のパ
ルスピーク電流に戻すように制御することができる。
検出回路部１が溶接電圧をダイオード順方向電圧で制限
して検出電圧として出力することにより検出電圧を低電
圧化でき、短絡・アーク判定回路部２で閾値と比較して
短絡判定するのに時間遅延が小さくなって速やかに短絡
判定できるとともに、短絡・アーク判定回路部２がベー
ス期間とパルス期間とでそれぞれの閾値で短絡判定する
ので、期間に最適な閾値で短絡判定が確実にできる。ま
た、短絡電流制御回路部３がベース期間とパルス期間の
それぞれは独立して短絡電流を制御し、ベース短絡電流
を制御して短絡を解消するように制御するとともに、電
流の大きいピーク短絡電流を多量のスパッタが発生しな
い値まで適切に制限し、かつ短絡が解消すると通常のパ
ルスピーク電流に戻すように制御することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、溶接ワイヤと溶接母材との間に周期的にパルス電流
を供給してアークを発生させて溶接する消耗電極式パル
スアーク溶接機において、溶接電圧を所定の電圧値で制
限した検出電圧に変換して出力する溶接電圧検出回路部
と、前記検出電圧により短絡が発生しているか否かをベ
ース期間の閾値とこのベース期間の閾値より高いパルス
期間の閾値により判定する短絡・アーク判定回路部と、
通常動作における電流を制御する制御信号を出力する電
流制御回路部と、ベース期間の短絡電流を制限する制御
信号とパルス期間の短絡電流を制限する制御信号をそれ
ぞれベース期間とパルス期間に対応して出力する短絡電
流制御回路部と、前記電流制御回路部の制御信号出力と
前記短絡電流制御回路部の制御信号出力とを前記短絡・
アーク判定回路部の判定出力により選択して出力するス
イッチング素子とを備え、前記短絡・アーク判定回路部
の短絡判定により前記電流制御回路部の制御信号に代え
て前記短絡電流制御回路部の制御信号を出力し、短絡が
解消すれば前記電流制御回路部の制御信号を出力するよ
うに切り換え、パルス期間の短絡電流を通常のパルス電
流より小さい電流に低下させるようにしたことにより、
亜鉛メッキ鋼板などをパルスアーク溶接した場合、ベー
ス短絡を検出してスパッタの発生を抑制しながら短絡解
消するとともに、ピーク短絡を従来よりも速く、より確
実に検出し、かつピーク短絡電流を通常のパルス電流よ
り小さい値に制御してスパッタの発生を抑制し、溶接品
質の向上、ビード外観の低下の抑制、および溶接部の手
直しなどの作業能率の低下を解消し、良好な溶接作業を
維持できる。
は、溶接ワイヤと溶接母材との間に周期的にパルス電流
を供給してアークを発生させて溶接する消耗電極式パル
スアーク溶接機において、溶接電圧を所定の電圧値で制
限した検出電圧に変換して出力する溶接電圧検出回路部
と、前記検出電圧により短絡が発生しているか否かをベ
ース期間の閾値とこのベース期間の閾値より高いパルス
期間の閾値により判定する短絡・アーク判定回路部と、
通常動作における電流を制御する制御信号を出力する電
流制御回路部と、ベース期間の短絡電流を制限する制御
信号とパルス期間の短絡電流を制限する制御信号をそれ
ぞれベース期間とパルス期間に対応して出力する短絡電
流制御回路部と、前記電流制御回路部の制御信号出力と
前記短絡電流制御回路部の制御信号出力とを前記短絡・
アーク判定回路部の判定出力により選択して出力するス
イッチング素子とを備え、前記短絡・アーク判定回路部
の短絡判定により前記電流制御回路部の制御信号に代え
て前記短絡電流制御回路部の制御信号を出力し、短絡が
解消すれば前記電流制御回路部の制御信号を出力するよ
うに切り換え、パルス期間の短絡電流を通常のパルス電
流より小さい電流に低下させるようにしたことにより、
亜鉛メッキ鋼板などをパルスアーク溶接した場合、ベー
ス短絡を検出してスパッタの発生を抑制しながら短絡解
消するとともに、ピーク短絡を従来よりも速く、より確
実に検出し、かつピーク短絡電流を通常のパルス電流よ
り小さい値に制御してスパッタの発生を抑制し、溶接品
質の向上、ビード外観の低下の抑制、および溶接部の手
直しなどの作業能率の低下を解消し、良好な溶接作業を
維持できる。
【図１】本発明の消耗電極式パルスアーク溶接機の構成
を示すブロック図
を示すブロック図
【図２】本発明の消耗電極式パルスアーク溶接機におけ
る溶接電圧検出回路部の構成を示すブロック図
る溶接電圧検出回路部の構成を示すブロック図
【図３】本発明の消耗電極式パルスアーク溶接機におけ
る短絡・アーク判定回路部の構成を示すブロック図
る短絡・アーク判定回路部の構成を示すブロック図
【図４】（ａ）は軟鋼板溶接時の溶滴の形成と移行の過
程を示す模式図 （ｂ）は溶接電流波形を示す波形図
程を示す模式図 （ｂ）は溶接電流波形を示す波形図
【図５】（ａ）は亜鉛鋼メッキ鋼板溶接時の溶滴の形成
と短絡移行の過程を示す模式図 （ｂ）は溶接電流波形を示す波形図
と短絡移行の過程を示す模式図 （ｂ）は溶接電流波形を示す波形図
【図６】ピーク短絡時の溶接電圧変化と、従来の溶接電
圧検出回路における検出電圧の変化と、短絡検出に要す
る時間を示す特性図
圧検出回路における検出電圧の変化と、短絡検出に要す
る時間を示す特性図
【図７】ピーク短絡時の溶接電圧変化と、本発明におけ
る溶接電圧検出回路部の検出電圧の変化と、短絡に要す
る時間を示す特性図
る溶接電圧検出回路部の検出電圧の変化と、短絡に要す
る時間を示す特性図
【図８】短絡時のベース期間およびパルス期間における
溶接電圧変化、および本発明の短絡・アーク判定回路部
における閾値を示す特性図
溶接電圧変化、および本発明の短絡・アーク判定回路部
における閾値を示す特性図
【図９】本発明における溶接電流と短絡電流とを示す波
形図
形図
【図１０】従来の消耗電極式パルスアーク溶接機の構成
を示すブロック図
を示すブロック図
１ 溶接電圧検出回路部 ２ 短絡・アーク判定回路部 ３ 短絡電流制御回路部 ２１ 溶接ワイヤ ２２ 溶接母材 ２９ 電流制御回路部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−290674（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−15285（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−257452（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−246295（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/09 B23K 9/173
Claims (4)
- 【請求項１】 溶接ワイヤと溶接母材との間に周期的に
パルス電流を供給してアークを発生させて溶接する消耗
電極式パルスアーク溶接機において、溶接電圧を所定の
電圧値で制限した検出電圧に変換して出力する溶接電圧
検出回路部と、前記検出電圧により短絡が発生している
か否かをベース期間の閾値とこのベース期間の閾値より
高いパルス期間の閾値により判定する短絡・アーク判定
回路部と、通常動作における電流を制御する制御信号を
出力する電流制御回路部と、ベース期間の短絡電流を制
限する制御信号とパルス期間の短絡電流を制限する制御
信号をそれぞれベース期間とパルス期間に対応して出力
する短絡電流制御回路部と、前記電流制御回路部の制御
信号出力と前記短絡電流制御回路部の制御信号出力とを
前記短絡・アーク判定回路部の判定出力により選択して
出力するスイッチング素子とを備え、前記短絡・アーク
判定回路部の短絡判定により前記電流制御回路部の制御
信号に代えて前記短絡電流制御回路部の制御信号を出力
し、短絡が解消すれば前記電流制御回路部の制御信号を
出力するように切り換え、パルス期間の短絡電流を通常
のパルス電流より小さい電流に低下させるようにした消
耗電極式パルスアーク溶接機。 - 【請求項２】 短絡電流制御回路部は、ベース期間中に
発生した短絡電流を制御する制御信号を出力するベース
期間短絡電流制御回路部と、パルス期間中に発生した短
絡電流を通常のパルス電流より低い所定の電流値に制限
制御する制御信号を出力するパルス期間短絡電流制御回
路部と、パルス・ベース設定回路の信号により、ベース
期間には前記ベース期間短絡電流制御回路部の制御信号
を、パルス期間には前記パルス期間短絡電流制御回路部
の制御信号を選択して出力するスイッチング素子とを備
えた請求項１記載の消耗電極式パルスアーク溶接機。 - 【請求項３】 溶接電圧検出回路部は、溶接電圧の出力
端子間に接続された、順方向の１個以上のダイオードか
らなるダイオード列と抵抗との直列回路と、前記ダイオ
ード列の両端電圧を入力し、溶接電圧を前記ダイオード
列の順方向電圧に制限した電圧に変換して出力する電圧
変換回路部とを備えた請求項１記載の消耗電極式パルス
アーク溶接機。 - 【請求項４】 短絡・アーク判定回路部は、直流電圧を
供給する電源と、前記直流電圧を分圧して参照電圧を出
力する抵抗回路と、パルス・ベース設定回路部の出力に
よりパルス期間とベース期間とで前記抵抗回路の分圧比
を切り換えるスイッチング素子と、溶接電圧検出回路部
の出力電圧を前記参照電圧と比較して短絡が発生したか
否かをパルス期間とベース期間に対応して判定する比較
器とを備えた請求項１記載の消耗電極式パルスアーク溶
接機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26300694A JP3156032B2 (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 消耗電極式パルスアーク溶接機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26300694A JP3156032B2 (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 消耗電極式パルスアーク溶接機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08118016A JPH08118016A (ja) | 1996-05-14 |
| JP3156032B2 true JP3156032B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=17383589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26300694A Expired - Fee Related JP3156032B2 (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 消耗電極式パルスアーク溶接機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3156032B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104582888B (zh) * | 2012-11-07 | 2016-08-17 | 松下知识产权经营株式会社 | 电弧焊接装置以及电弧焊接控制方法 |
| JP6167293B2 (ja) * | 2013-05-24 | 2017-07-26 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | アーク溶接制御方法およびアーク溶接装置 |
| JP6268360B2 (ja) * | 2013-08-05 | 2018-01-31 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | アーク溶接制御方法およびアーク溶接装置 |
| CN109877425B (zh) * | 2018-12-07 | 2023-11-14 | 浙江肯得机电股份有限公司 | 一种igbt逆变多功能焊机 |
-
1994
- 1994-10-27 JP JP26300694A patent/JP3156032B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH08118016A (ja) | 1996-05-14 |
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