JPH01157774A - 消耗電極式パルスアーク溶接機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は消耗ｆｆｉ極式パルスアーク溶接機に関し、特
にビード形状改善に係るものである。

従来の技術 近年大容量、高耐圧のパワートランジスタの信頼性向上
とパワートランジスタが安価に入手できるようになった
ことにより、インバータ溶接機の普及はめざましい。

インバータ溶接機は、溶接トランスの１次側を数ＫＨｚ
〜数１０ＫＨｚで制御することにより、２次側の出力電
流はリップルの少ない、きめ細かな電流が得られ、また
出力電流波形も自由自在に変えられることにより、各種
の制御方法が考え出され、製品化されている。パルスア
ーク溶接機もインバータ制御を用いたものがある。

第４図は従来のインバータ制御を用いた消耗電極式パル
スアーク溶接機のブロック図を示す、第１図において、
３φＡＣ２００Ｖの電源電圧は整流。

器１で整流された後、平滑回路２で平滑され、〒滑され
た直流電圧はパワートランジスタなどを用いたインバー
タ回路３に入力される。インバータ回路３で制御された
電圧は溶接トランス４に入力され、この溶接トランス４
の２次側に得られた電圧は整流器５セ整流され、リアク
タ６で平橙されて溶接出力となり、溶接ワイヤ７と溶接
母材８間に供給される。溶接ワイヤ７は溶接ワイヤリー
ル９からワイヤ送給ローラ１０により送られ、溶接トー
チ１１の給電チップより給電さ献ｉ接母材８との間でア
ークを発生する。

パルス信号回路１２はパルス電流とベース電流の期間を
区別する信号を出力し、パルス電流およびベース電流指
令回路１３および１４を切換える切換スイッチ１５と、
パルス電流およびベース電流点弧バイアス切換回路１６
および１７を切換える切換スイッチ１８に入力される。

切換スイッチ１３により切換えられたパルス電流指令回
路１３のパルス電流設定値ＩＰまたはベース電流指令回
路１４のベース電流″設定値Ｉｎはコンパレータ１９．
２０の反転端子に入力され、コンパレータ１ｇ、　１９
の非反転端子には溶接電流を検出する電流検出回路２１
の出力が入力される。

コンパレータ１９の出力は、パル、スミ流時、にパルス
電流点弧バイアス切換回路１６の切換スイッチを切換え
て、パルス電流立ち上げ点弧バイアスＶＰｒとパルス電
流立ち下げ点弧バイシスＶＰｔとを出力し、また、ベー
ス電流時にベース電流点弧バイアス切換回路１７の切換
スイッチ２３を切換えて、ベース電流立ち上げ点弧バイ
アスｖｎｒとベース電流立ち下げ点弧バイアスｖむとを
出力し、この切換えられ出力された各々の点弧バイアス
はＶＰおよびＶｎはさらに切換スイッチ１８により切換
えられ、ＰＷＭ制御回路２４に入力される。

コンパレータ２０については、コンパレータ１９がＰＷ
Ｍ制御回路２４でＰＷＭ制御（導通幅制御）するのに対
して、インバータ周期の半サイクルまたは１サイクルな
どの歯抜は制御する。なお、制御される電流レベルはコ
ンパレータ２０〉コンパレータ１９である。

ＰＷＭ制御回路２４からの出力・はベースドライブ回路
２５に入力され、ベースドライブ回路２５の出力はイン
バータ回路３に入力される。

以上の従来の一回路で得られる溶接電流波形は第２図（
ａ）に示すような波形になる。第２図（ａ）の溶接電流
波形で溶接した場合の溶接ビードサンプルの断面図は第
３図（ａ）に示すようなものとなる。

発明が解決しようとする問題点 上記のようにして構成したインバータ制御を用いた消耗
電極式パルスアーク溶接機の従来のＰＷＭ制御回路には
欠点がある。すなわち、第３図（ａ）に示す溶接ビード
サンプルの断面図かられかるように、インバータ制御し
た場合の溶接ビード形状は従来の溶接トランスの２次側
をＳＣＲなどを用いて制御した場合の溶接ビード形状よ
りも出力電流、電圧値は同じでも極めて山高傾向になり
、アンダーカットａも発生しやすく、これらよりビード
外観不良となりやすかった。

この原因はインバータ制御した場合、リップルが極めて
少ない出力電流が規則正しく流れ、このため溶融プール
の振動が規則正しく振動あるいは共振し、山高ビードに
なると考えられている。すなわち、パルスアーク溶接機
の場合、パルス電流で溶滴をスプレーした後、ベース電
流でアーク状態を維持するが、溶融プールはパルス電流
の周波数にある値で比例して追従し、規則正しく振動す
ると考えられるので、山高ビードになるものと考えられ
ている。

短絡移行アーク溶接機においても同様な傾向があり、ア
ーク再生後の電流にリップルが極めて少なく、短絡回数
が２０〜３０回／分の場合、溶融プールが振動あるいは
共振すると考えられ、山高ビードになる。この場合は短
絡回数を５０〜６０回／分と大幅に増やすことにより電
流が規則正しく流れるのを防止して、山高ビードになる
のを防いでいる。

本発明は上記問題点を解決するもので、ベース電流期間
中の電流リップルを大きくして、山高ビードになるのを
防ぐことのできる消耗式パ）Ｌｌ−スアーク溶接機を提
供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため１本発明の消耗ｍ極式パルス
アーク溶接機は、アーク電圧を調整する電圧調整出力設
定器の出力と矩形波発振回路の出力とを、電圧調整出力
設定器の出力値に応じて、矩形波発振回路の出力の振幅
を変える振幅調整回路に入力し、この振幅調整回路の出
力とベース電流指令回路の出力とを加算回路に入力し、
この加算回路の出力を最終のベース電流指令値としてベ
ース電流点弧バイアスを設定するもので、これを用いて
ＰＷＭ制御回路によりベース電流を制御するものである
。

作用 上記構成により、加算回路の出力を最終のべ一入電流指
令値としたので、従来のベース電流指令値に対し、矩形
波発振回路の出力が電圧調整出力設定器の出力値に応じ
て振幅調整回路で振幅を変えられて従来のベース電流指
令値に加算されることになり、ベース電流はベース電流
指令値に応じた電流リップルを持つことになる。ベース
電流指令値に応じた電流リップルが生じると、溶融プー
ルの振動が規則正しく振動あるいは共振しなくなり、山
高ビードにはならず、ビード形状がフラットになり、ア
ンダーカットも発生しない。

また、ｆｆｉ圧調整出力設定器でアーク電圧を大きくし
、ビード形状をフラットにしようとした場合、電圧調整
出力設定器の値でよりベース期間中の電流リップルを大
きくでき、電圧調整出力設定器の値に応じて、よりフラ
ットなビード形状を得ることができる。

実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例の消耗電極式パルスアーク溶
接機を示すブロック図であり、第４図と同一部品に対し
ては同一符号を付し、説明を省略する。第１図において
、２６はアーク電圧の調整を行う電圧調整出力設定器で
、その出力はパルス電流のパルス幅を設定するパルス幅
設定回路（図示せず）などに入力される一方、振幅調整
回路２８に入力される。振幅調整回路２８には、○Ｐア
ンプなどを用いた無安定マルチバイブレータの矩形波発
振回路２７の出力も入力されている。

振幅調整回路２８は具体的な一例として、電圧調整出力
設定器２６の出力とある基準電圧とが入力されるコンパ
レータを数種類備えており、電圧調整出力設定器２６の
出力値に応じてコンパレータが動作し、コンパレータの
出力でアナログスイッチなどを動作させ、前記○Ｐアン
プのフィードバック抵抗を切換えて矩形波の振幅を調整
し、電圧調整出力設定器２６の出力が大きくなるに伴っ
て振幅調整回路２８の出力もこれに比例して大きくなる
。

振幅調整回路２８は他の具体的な一例として、電圧調整
出力設定器２６と連動した可変抵抗器で構成し、振幅を
調整するようにしてもよい。

２９は加算回路で、振幅調整回路２８とベース電流指令
回路１４の出力Ｉｎが入力されており、加算回路２９の
出力Ｉｎ’はベース電流指令回路１４の出力Ｉｎを中心
に振幅調整回路２８の出力が上下に振れることになる。

加算回路２９の○Ｐアンプの入力抵抗Ｒｓ、フィードバ
ック抵抗Ｒ，は通常同じ値が使用される。

第４図の従来の回路では、ベース電流指令回路１４の出
力Ｉｎはプラス電位であり、切換スイッチ１５に与えら
れるが、第１図の本実施例の回路では、加算回路２９の
出力より′　を最終のベース電流指令値とするので、ベ
ース電流はベース電流指令値に応じた電流リップルを持
つことになる。この状態を第２図（ｂ）にＩｎ２　とじ
て示す。

第３図（ｂ）は第２図（ｂ）の溶接電流波形で溶接した
場合のビード形状の断面を示す、第３図（、）のものと
比べると、ビードの山高傾向が改善されてフラットとな
り、アンダーカットはない。

また、第２図（ｂ）のベース電流期間中のベース電流の
リップル電流により、アークの硬直性が従来のものより
増し、耐ブローホール性も向上する。

また、ベース期間中の微細な短絡についても、リップル
電流により開放することができる。

また、振幅調整回路の出力は、溶接ワイヤ送給速度、溶
接ワイヤ材質、溶接ワイヤ径および溶接速度によって決
定される。

発明の効果 以上のように本発明によれば、電圧調整出力設定器の出
力値に応じてベース電流指令に矩形波発振出力を重畳す
ることができるので、ベース電流に電流リップルを得る
ことができ、このため規則正しい溶融プールの振動ある
いは共振がなくなり。

山高ビード形状をフラットなビード形状にすることがで
き、アンダーカットをなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の消耗電極式パルスアーク溶
接機を示すブロック図、第２図（ａ）（ｂ）は従来の回
路と本発明の回路の溶接電流波形図、第３図（ａ）　（
ｂ）は第２図（ａ）（ｂ）の溶接電流波形で溶接した場
合の従来の溶接ビードと本発明の溶接ビードの断面図、
第４図は従来の消耗電極式パルスアーク溶接機を示すブ
ロック図である。 ３・・・インバータ回路、７・・・溶接ワイヤ、８・・
・溶接母材、１２・・・パルス信号回路、１３・・・パ
ルス電流指令回路、１４・・・ベース電流指令回路、１
６・・・パルス電流点弧バイアス切換回路、１７・・・
ベース電流点弧バイアス切換回路、　１９．２０・・・
コンパレータ、２１・・・電流検出回路、２４・・・Ｐ
ＷＭ制御回路、２５・・・ベースドライブ回路、２６・
・・電圧調整出力設定器、２７・・・矩形波発振回路、
２８・・・振幅調整回路、２９・・・加算回路。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 第２図 第３図 市　　口＝ｆ〉＝コ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被溶接物と溶接ワイヤとの間にパルス電流とベース
   電流を交互に供給し、アークを発生させて溶接を行う消
   耗電極式パルスアーク溶接機であって、アーク電圧を調
   整する電圧調整出力設定器の出力と、矩形波発振回路の
   出力とが入力され、前記電圧調整出力設定器の出力値に
   応じて、前記矩形波発振回路の出力の振幅を変える振幅
   調整回路を設け、この振幅調整回路の出力とベース電流
   指令回路の出力が入力される加算回路を設け、この加算
   回路の出力を最終のベース電流指令値としてベース電流
   点弧バイアスを設定するようにした消耗電極式パルスア
   ーク溶接機。 ２、振幅調整回路の出力は、溶接ワイヤ送給速度、溶接
   ワイヤ材質、溶接ワイヤ径および溶接速度によって決定
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の消
   耗電極式パルスアーク溶接機。