JP4052267B2 - 消耗電極式交流アーク溶接機 - Google Patents

Description

本発明は消耗電極と母材との間に印加する溶接出力の極性を正極性と逆極性とに交互に繰り返し切り換える消耗電極式交流アーク溶接機に関するものである。

近年、母材への入熱制御が可能で薄板溶接分野に適している消耗電極式交流アーク溶接機は、特にアルミニウムの溶接に広く使用されている。

従来、この消耗電極式交流アーク溶接機としては、短絡発生時には出力極性を反転させず維持するというものがあった（例えば特許文献１参照）。

図３は従来の消耗電極式交流アーク溶接機を示しており、１０１は入力交流電源、１０２は入力交流電源１０１を適切な溶接出力に変換する溶接出力部、１０３は溶接出力部１０２の出力側に配置したＥＰ（逆極性）出力用の第１スイッチング素子、１０４は第１スイッチング素子１０３と直列に溶接出力部１０２の出力側に配置したＥＮ（正極性）出力用の第２スイッチング素子、１０５は第１スイッチング素子１０３と第２スイッチング素子１０４の接続点に接続した消耗電極、１０６は溶接出力部１０２の出力と接続した母材、１０７は消耗電極１０５と母材１０６間に接続した電圧検出器、１０８は電圧検出器１０７からの信号を入力するアーク／短絡判定器、１０９は正極性／逆極性調整器、１１０は正極性／逆極性調整器１０９からの信号を入力する正極性／逆極性出力制御器、１１１はアーク／短絡判定器１０８からの信号を入力し、正極性／逆極性出力制御器１１０へ信号を出力する遅延回路で、正極性／逆極性出力制御器１１０は第１スイッチング素子１０３及び第２スイッチング素子１０４の駆動制御信号を出力するように構成していた。

以上のように構成された消耗電極式交流アーク溶接機について、その動作を図４にて説明する。

正極性／逆極性調整器１０９の出力信号がＥＮ（正極性）出力時に、アーク／短絡判定器１０８からのＡ／Ｓ信号が短絡であるＳ信号出力時には、Ｓ信号がＡ信号となる短絡解除まで、正極性／逆極性調整器１０９のＥＮ／ＥＰ信号がＥＰ（逆極性）出力指示に変わっても、正極性／逆極性出力制御器１１０の出力はＥＮ（正極性）出力を維持し極性反転を行わない。これは図示していないが、ＥＰ（逆極性）出力時においても同一動作であり正極性／逆極性調整器１０９の出力信号がＥＰ（逆極性）出力時に、アーク／短絡判定器１０８からのＡ／Ｓ信号が短絡であるＳ信号出力時には、Ｓ信号がＡ信号となる短絡解除まで、正極性／逆極性調整器１０９のＥＮ／ＥＰ信号がＥＮ（正極性）出力指示に変わっても、正極性／逆極性出力制御器１１０の出力はＥＰ（逆極性）出力を維持し極性反転を行わないようにしていた。
特開平１１−１５６５４１号公報（段落番号０００８、図３、５）

しかし、従来の消耗電極式交流アーク溶接機は、特にアークが不安定となりやすい正極性出力側においても短絡発生時には正極性を維持するように制御されているためアーク安定回復までに時間が必要であり、その間アーク切れなどの不具合を発生する可能性が高い上に、そのアーク切れ時には特に極性出力制御をしていないためアーク切れを持続してアーク不具合を発生するという課題を有していた。

本発明は、安定してアークを供給する消耗電極式交流アーク溶接機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の消耗電極式交流アーク溶接機は、消耗電極と母材間に接続され溶接出力電圧を検出する電圧検出器と、溶接出力回路に直列に接続され溶接出力電流を検出する電流検出器と、前記電圧検出器の検出値にてアーク中か短絡中かを判定するアーク／短絡判定器と、溶接出力極性比率を調整する正極性／逆極性調整器と、前記アーク／短絡検出器の出力信号と電流検出器の出力信号の論理積を行う論理回路と、前記正極性／逆極性調整器の出力信号と論理回路の出力信号により正極性／逆極性出力を制御する正極性／逆極性制御器とを設け、前記正極性／逆極性制御器は短絡やアーク切れであるアーク不安定要因発生時に必ずアーク安定極性となる逆極性出力に制御する消耗電極式交流アーク溶接機であって、前記論理回路は、前記電流検出器からアーク切れを示す信号と前記アーク／短絡判定器から短絡を示す信号との少なくとも１つが入力されていれば極性を逆極性に出力する信号を出力し、前記正極性／逆極性制御器は、前記論理回路から極性を逆極性に出力する信号を入力している場合には、前記正極性／逆極性調整器の出力信号に関係なく極性を逆極性出力に制御するものである。

そして、この構成により電流検出器とアーク／短絡判定器の出力信号の論理積を行い正極性／逆極性出力制御を制御することができる。

以上のように、本発明はアーク／短絡判定器と電流検出器の出力信号により、短絡かつアーク切れ発生時において溶接出力をアークが安定する逆極性に維持および切り換えることにより安定してアークを供給することができる。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図１、図２を用いて説明する。

図１において、１は入力交流電源、２は入力交流電源１を適切な溶接出力に変換する溶接出力部、３は溶接出力部２の出力側に配置したＥＰ（逆極性）出力用の第１スイッチング素子、４は第１スイッチング素子３と直列に溶接出力部２の出力側に配置したＥＮ（正極性）出力用の第２スイッチング素子、５は第１スイッチング素子３と第２スイッチング素子４の接続点に接続した消耗電極、６は溶接出力部２の出力と接続した母材、７は消耗電極５と母材６間に接続した電圧検出器、８は電圧検出器７からの信号を入力するアーク／短絡判定器、９は正極性／逆極性調整器、１０は正極性／逆極性調整器９からの信号を入力する正極性／逆極性出力制御器、１１は溶接出力部２と母材６の間に設けた電流検出（ＣＤ）ＯＮ／ＯＦＦを検出する電流検出器、１２はアーク／短絡判定器８の出力信号Ａ／Ｓ信号と電流検出器１１の出力信号ＣＤ−ＯＮ／ＯＦＦ信号の論理積を行い正極性／逆極性出力制御器１０へ信号を出力する論理積回路で、正極性／逆極性出力制御器１０は第１スイッチング素子３及び第２スイッチング素子４の駆動制御信号を出力するように構成している。

以上のように構成された消耗電極式交流アーク溶接機について、その動作を図２にて説明する。

正極性／逆極性調整器９の出力信号がＥＮ（正極性）出力時に、アーク／短絡判定器８からのＡ／Ｓ信号が短絡であるＳ信号出力時には、Ｓ信号がＡ信号となる短絡解除まで、正極性／逆極性調整器９のＥＮ／ＥＰ信号出力に関係なく、アーク／短絡判定器８の出力信号Ａ／Ｓ信号と電流検出器１１の出力信号ＣＤ−ＯＮ／ＯＦＦ信号の論理積を行う論理積回路１２の出力により極性を逆極性出力とする。

また、正極性／逆極性調整器９の出力信号がＥＮ（正極性）出力時に、アーク切れを判定する電流検出器１１の出力信号ＣＤ−ＯＮ／ＯＦＦ信号がアーク切れを示すＯＦＦ信号出力時にはＣＤ−ＯＦＦ信号がＯＮ信号となるアーク再生まで正極性／逆極性調整器９のＥＮ／ＥＰ信号出力に関係なく、アークス短絡判定器８の出力信号Ａ／Ｓ信号と電流検出器１１の出力信号ＣＤ−ＯＮ／ＯＦＦ信号の論理積を行う論理積回路１２の出力により極性を逆極性出力とする。

これは、図示していないが正極性／逆極性調整器９の出力信号がＥＰ（逆極性）出力時においては、逆極性出力を維持する。

以上のように、本実施の形態によればアーク／短絡を判定するアーク／短絡判定器８の出力信号のＡ／Ｓ信号とアーク切れを判定する電流検出器１１の出力信号ＣＤ−ＯＮ／ＯＦＦ信号との論理積を行う論理積回路１２の出力に基づいて前記正極性／逆極性制御器が短絡やアーク切れであるアーク不安定要因発生時に必ずアーク安定極性となる逆極性出力に制御することにより安定してアークを供給することができる。

本発明の消耗電極式交流アーク溶接機によれば、安定してアークを供給することができ、例えばアルミニウムなど入熱制御をおこなう溶接に有用である。

本発明の消耗電極式交流アーク溶接機の構成図 本発明の消耗電極式交流アーク溶接機の実施形態を示すタイムチャ−ト 従来の消耗電極式交流アーク溶接機の構成図 従来の消耗電極式交流アーク溶接機の実施形態を示すタイムチャ−ト

符号の説明

１ 入力交流電源
２ 溶接出力部
３ 第１スイッチング素子
４ 第２スイッチング素子
５ 消耗電極
６ 母材
７ 電圧検出器
８ アーク／短絡判定器
９ 正極性／逆極性調整器
１０ 正極性／逆極性出力制御器
１１ 電流検出器
１２ 論理積回路

Claims (1)

1. 消耗電極と母材間に接続され溶接出力電圧を検出する電圧検出器と、溶接出力回路に直列に接続され溶接出力電流を検出する電流検出器と、前記電圧検出器の検出値にてアーク中か短絡中かを判定するアーク／短絡判定器と、溶接出力極性比率を調整する正極性／逆極性調整器と、前記アーク／短絡検出器の出力信号と電流検出器の出力信号の論理積を行う論理回路と、前記正極性／逆極性調整器の出力信号と論理回路の出力信号により正極性／逆極性出力を制御する正極性／逆極性制御器とを設け、前記正極性／逆極性制御器は短絡やアーク切れであるアーク不安定要因発生時に必ずアーク安定極性となる逆極性出力に制御する消耗電極式交流アーク溶接機であって、
   前記論理回路は、前記電流検出器からアーク切れを示す信号と前記アーク／短絡判定器から短絡を示す信号との少なくとも１つが入力されていれば極性を逆極性に出力する信号を出力し、前記正極性／逆極性制御器は、前記論理回路から極性を逆極性に出力する信号を入力している場合には、前記正極性／逆極性調整器の出力信号に関係なく極性を逆極性出力に制御する消耗電極式交流アーク溶接機。