JPH0117792B2

JPH0117792B2 -

Info

Publication number: JPH0117792B2
Application number: JP14496680A
Authority: JP
Inventors: Morio Kagyama; Yoriaki Nishida; Naoki Kawai
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1980-10-15
Filing date: 1980-10-15
Publication date: 1989-04-03
Also published as: JPS5768272A

Description

[Detailed description of the invention]

本発明はパルスアーク溶接における溶接制御装
置に関するものである。一般に、パルスMIG溶接機は、商用電源の整
流、位相制御を行ない、商用周波数に同期させて
溶接条件に適したパルス周波数を25／30、50／
60、100／120Hzというように、ベース出力に重畳
する方法が一般に採用されており、パルス周波数
の切換にはリレー、スイツチ等が用いられてい
る。兼用型MIG溶接において、パルス周波数120Hz
で溶接を行なう時のクレータ溶接は、適正条件範
囲の広い60Hzで溶接を行ない、パルス周波数60Hz
で溶接を行なう時のアーク発生は、より良いアー
ク発生が得られる120Hzで行ない、またCO₂、
MIG、MAG等の溶接も行なえるパルスMIG溶接
機においてパルスMIG以外の溶接を行なう時は、
アークスタート改善のためアーク発生時に、パル
スを重畳するなど溶接中にパルス周波数を切換え
ることが多い。前述のような場合、パルス周波数
の切換をリレー等で行なうと応答速度の遅れや、
接触不良等による誤動作や、周波数切換が多くな
ることにより、回路の複雑化等の問題が生じる。本発明はこのような問題点を改良するととも
に、パルスMIG溶接に適したパルス周波数の切
換えを行なうものである。パルスMIG溶接機において、現在一般に使用
されているパルス周波数は、商用周波数とその２
倍の周波数の50／60Hz、100／120Hzが多い。第１
図、第２図にその従来の回路の主な例を示してい
る。第１図に示す回路は、ベース電流とパルス電流
を１つのトランス１より供給する一体形方式であ
る。ベース電流は、三相二重星形の６相をサイリ
スタ２ａ〜２ｆで位相制御し、パルス電流はサイ
リスタ２ｇ（この場合、パルス周波数は商用周波
数と同じ50または60Hz）、あるいはサイリスタ２
ｇ，２ｈ（この場合、パルス周波数は商用周波数
の２倍の100または120Hz）で位相制御する。な
お、３は相間リアクトル、４は平滑用リアクトル
であり、ベース電流の平滑を行ない、この平滑用
リアクトル４の途中より取り出してパルス電流の
過渡特性の設定を行なつている。このパルス電流
用に用いられる部分は別に独立した直流リアクト
ルでもよい。また、第２図はベース電流とパルス電流を別々
のトランス５，６より供給する分離方式である。
ベース電流はダイオード７ａ〜７ｃ、サイリスタ
８ａ〜８ｃの三相混合ブリツジによりトランス５
より供給し、サイリスタ８ａ〜８ｃでオン、オフ
制御を行なつている。一方、パルス電流はサイリ
スタ８ｄ，８ｅ、ダイオード７ｄ，７ｅの単相混
合ブリツジによりトランス６より供給し、サイリ
スタ８ｄ（この場合、パルス周波数は商用周波数
と同じ50または60Hz）、あるいはサイリスタ８ｄ，
８ｅ（この場合、パルス周波数は商用周波数の２
倍の100または120Hz）で位相制御する。ベース出
力は抵抗９により垂下特性となり、この抵抗９を
可変することによりベース電流を調整することが
できる。１０はベース電流の平滑リアクトル、１
１はパルス電流の過渡特性の設定を行なうための
直流リアクトル、１２ａ，１２ｂはフリーホイー
リングダイオードである。最近、パルス周波数はアークスタートの改善
や、適正な溶接条件にするために、上述したよう
に溶接中に変更することが多くなつている。この
場合の溶接中のパルス周波数の代表的な切換例を
次表に示し、その回路図を第３図に示している。 The present invention relates to a welding control device for pulsed arc welding. In general, pulse MIG welding machines rectify and phase control the commercial power supply, synchronize it with the commercial frequency, and adjust the pulse frequency to 25/30, 50/
A method of superimposing the pulse frequency on the base output, such as 60, 100/120 Hz, is generally adopted, and relays, switches, etc. are used to switch the pulse frequency. Pulse frequency 120Hz for dual-purpose MIG welding
For crater welding when welding with
When welding _with
When performing welding other than pulse MIG using a pulse MIG welding machine that can also perform MIG, MAG, etc. welding,
To improve arc start, the pulse frequency is often switched during welding, such as by superimposing pulses when an arc occurs. In the above case, if the pulse frequency is switched using a relay, etc., the response speed may be delayed,
Problems such as circuit complexity arise due to malfunctions due to poor contact, etc., and increased frequency switching. The present invention aims to improve these problems and to switch the pulse frequency suitable for pulsed MIG welding. The pulse frequencies currently commonly used in pulse MIG welding machines are the commercial frequency and the second one.
There are many double frequencies of 50/60Hz and 100/120Hz. 1st
2 shows main examples of such conventional circuits. The circuit shown in FIG. 1 is of an integrated type in which base current and pulse current are supplied from one transformer 1. The base current is phase controlled by thyristors 2a to 2f for the six phases of a three-phase double star, and the pulse current is controlled by thyristor 2g (in this case, the pulse frequency is the same as the commercial frequency, 50 or 60Hz), or thyristor 2g.
Phase control is performed at g, 2h (in this case, the pulse frequency is 100 or 120 Hz, which is twice the commercial frequency). Note that 3 is an interphase reactor, and 4 is a smoothing reactor, which smooths the base current, and is taken out from the middle of this smoothing reactor 4 to set the transient characteristics of the pulse current. The part used for this pulse current may be a separate DC reactor. Further, FIG. 2 shows a separate system in which the base current and pulse current are supplied from separate transformers 5 and 6.
The base current is supplied to the transformer 5 by a three-phase mixed bridge of diodes 7a to 7c and thyristors 8a to 8c.
The on/off control is performed by the thyristors 8a to 8c. On the other hand, the pulse current is supplied from the transformer 6 by a single-phase mixed bridge of thyristors 8d and 8e and diodes 7d and 7e, and is supplied from the thyristor 8d (in this case, the pulse frequency is the same as the commercial frequency, 50 or 60Hz), or the thyristor 8d,
8e (in this case, the pulse frequency is 2
Phase control at 100 or 120Hz). The base output has a drooping characteristic due to the resistor 9, and by varying the resistor 9, the base current can be adjusted. 10 is a base current smoothing reactor, 1
1 is a DC reactor for setting the transient characteristics of the pulse current, and 12a and 12b are freewheeling diodes. Recently, the pulse frequency has been increasingly changed during welding, as described above, in order to improve arc start and provide appropriate welding conditions. A typical example of switching the pulse frequency during welding in this case is shown in the following table, and its circuit diagram is shown in FIG.

【表】また、第３図の回路において、サイリスタ１３
ａ，１３ｂが共にオフ状態の時、パルス周波数は
０、つまりパルス出力はベース部に重畳されな
い。サイリスタ１３ａのみがON状態の時、パル
ス周波数は50／60Hzとなり、サイリスタ１３ａ，
１３ｂがON状態の時、パルス周波数は100／120
Hzとなり、これらパルス出力がベース部に重畳さ
れる。リレー接点１４は溶接電圧が発生中動作を行な
い、リレー接点１５ａ，１５ｂは溶接電流が通電
中動作を行ない、リレー接点１６ａ，１６ｂは
MIG／MAG、CO₂溶接時の溶接電圧が発生中で
かつ溶接電流が通電を行なつていない時動作を行
ない、リレー接点１７はクレータ溶接中動作を行
なう。なお、リレー１６以外は、リレー接点のみ
を示している。パルスMIG溶接のパルス周波数50／60Hzの時、
無負荷状態では、サイリスタ１３ａ，１３ｂの各
ゲート、カソード間の各リレー接点１５ｂ，１６
ａ，１６ｂ，１７が開路となり、各ゲート、カソ
ード間に点弧パルスが印加されると、各サイリス
タ１３ａ，１３ｂはON状態となり、パルス周波
数100／120Hzを発生する。本溶接状態では溶接電流が通電されるため、リ
レー接点１５ａ，１５ｂがON状態となり、サイ
リスタ１３ｂのゲート、カソード間が短絡され、
各ゲート、カソード間に点弧パルスが印加される
と、サイリスタ１３ａはON状態となり、サイリ
スタ１３ｂはOFF状態となり、これによつてパ
ルス周波数50／60が発生する。クレータ溶接状態では、リレー接点１７がON
状態となるが、サイリスタ１３ｂのゲート、カソ
ード間はすでに短絡されており、本溶接状態と同
様の50／60Hzのパルス周波数を発生する。他のパルスMIG溶接のパルス周波数100／120
Hz、MIG／MAG溶接、CO₂溶接における各状態
のパルス周波数切換は、パルスMIG溶接のパル
ス周波数50／60Hzの時と同様に考えられ、かつ表
に記載しているため説明を省略する。以上のように、従来は第３図のようにパルス周
波数の切換えをリレー等で行なつていたため、応
答速度の遅れや、接触不良による誤動作や、周波
数切換が多くなることによる回路の複雑化等の欠
点が生じていた。本発明はこのような従来の問題点を解決するた
めのものであり、以下本発明の内容について、第
４図および第５図の図面を用いて説明する。第４図に本発明の一実施例による溶接制御装置
を示している。トランス２０とトランス２０の２
次側の誘起電圧を全波整流するダイオード２２，
２３，２４，２５と、半波整流するダイオード３
２と、パルス出力を商用周波数と同期させて発生
するための同期回路２１は負の単相全波整流され
た信号と、正の直流信号を分圧する抵抗２６，２
７とクランプダイオード３１より構成されてい
る。３３はこの同期回路２１によりスイツチングさ
れるトランジスタ、３４はパルス出力制御用のコ
ンデンサであり、前記トランジスタ３３のコレク
タ、エミツタ間に抵抗３５を介して接続されてい
る。また、このコンデンサ３４には抵抗３６を介
して制御電流が充填される。３７はパルス制御用
サイリスタを点弧するためのトリガ素子３７ａに
より構成した点弧回路であり、この点弧回路３７
のトリガ素子は前記コンデンサ３４の充電電圧が
一定値以上になつた時に動作する。選択命令回路３９は単相半波整流信号と単相全
波整流信号との切換えによりパルス周波数50／60
Hzと０Hzの切換えを行なうスイツチ３８とＣ点が
負の直流電圧の時100／120Hzとなりその状態を変
化さす溶接状態切換信号のリレー接点４２，４３
とその信号を選択するスイツチ４０と分圧用の抵
抗２８，４１と逆方向電流を阻止するためのダイ
オード２９，３０により構成されており、前記ト
ランジスタ３３の導通を制御する。上記構成において、各制御電圧（AC24V、±
15V）が印加されている状態でＡ点のースに対す
る電圧（以下断わりなき場合はアースを基準とす
る）は、第５図ａのようにダイオード２２，２３
によつて得られるAC24Vの負の全波整流された
電圧と、＋15Vの電圧とを抵抗２６，２７で分圧
された電圧が印加される。全波整流された電圧が
各サイクル毎に0Vに近くなつた時、＋15Vより抵
抗２７を通してトランジスタ３３へベース電流が
流れ、トランジスタ３３がON状態となり、全波
整流された電圧が負の大きな値の時アースよりダ
イオード３１、抵抗２６を通して通電されトラン
ジスタ３３はオフ状態となる。従つて、制御電流
が抵抗３６を通してコンデンサ３４に充電され、
回路定数または回路部品によつて決まる定電圧に
なつた時、ユニジヤンクシヨントランジスタやプ
ログラマブルユニジヤンクシヨントランジスタ等
のパルス制御用サイリスタを点弧するためのトリ
ガ素子３７ａが動作し、電源周波数の２倍のサイ
クルで同期を取る。ここで、リレー接点４２は溶接電流が通電中に
動作し、リレー接点４３はクレータ溶接中に動作
を行なうが、これらはトランジスタやアナログス
イツチ等の部品を代わりに用いて開閉を行なつて
もよい。パルスMIG溶接のパルス周波数50／60Hzの時、
無負荷状態ではリレー接点４２が閉路となり、Ｃ
点の電圧は−15Vとなる。従つてＢ点の電圧は、
第５図ｂに示すように−15VとAC24Vの正の半
波整流された電圧とを抵抗２８，４１で分圧され
た電圧が印加され、また常に負になるように抵抗
２８，４１の定数を決定しているため、Ａ点の電
圧は第５図ａのようになり、１サイクル中２回パ
ルス制御用サイリスタを点弧させることができ、
パルス周波数は100／120Hzとなる。本溶接状態では、リレー接点４２が開路となる
ため、Ａ点の電圧は、AC24Vの単相半波、＋
15V、AC24Vの負の単相全波の電圧を抵抗２６，
２７，２８で分圧したものとなり、第５図ｃのよ
うに同期回路２１の半サイクルの約−0.6Vの谷
間が約＋0.6Vになるように、抵抗２６，２７，
２８の定数を決定しているため、Ａ点の電圧が＋
0.6Vになつた半サイクル中は、コンデンサ３４
に制御電流が充電できないので、１サイクル中半
サイクルは、パルス制御用サイリスタを点弧させ
ることができなく、パルス周波数は50／60Hzとな
る。クレータ溶接では、スイツチ４０がパルス50／
60Hz側になつているため、回路の状態は変化しな
く、パルス周波数は50／60Hzとなる。同様に、パルス周波数100／120Hzの時、無負
荷、本溶接状態では、Ｃ点の電圧は−15Vとな
り、パルス周波数は100／120Hzとなる。クレータ溶接では、リレー接点４３が開路とな
るため、パルス周波数は50／60Hzとなり、CO₂、
MIG／MAG溶接の時、無負荷状態では、Ｃ点の
電圧は−15Vとなり、パルス周波数は100／120Hz
となり、また本溶接、クレータ溶接状態ではリレ
ー接点４２が開路となるため、Ａ点の電圧は、
AC24Vの単相全波、＋15V、AC24Vの負の単相全
波の電圧を抵抗２６，２７，２８で分圧したもの
となり、同期回路の１サイクル全体が約−0.6V
となる。従つて、Ａ点の電圧が１サイクル中、＋
0.6Vになるため制御電流がコンデンサ３４に充
電できなく、パルス制御用サイリスタを点弧させ
ることができなくなり、パルス出力は発生しな
い。このように本発明では、同期回路２１を強制的
に操作することによつて、パルス制御用サイリス
タ等を点弧させるトリガ素子３７ａの発振を停止
させ、これによつてパルス周波数を制御するもの
である。なお、上記実施例における制御電圧の値は一例
であり、この値に限定されるものではない。以上のように本発明によれば、部品点数が少な
く、無接点化が可能となるため、接触不良等の誤
動作がなくなり、パルス周波数切換の応答性が飛
躍的に向上し、かつ回路を簡素化することができ
るのである。[Table] Also, in the circuit shown in Figure 3, thyristor 13
When both a and 13b are off, the pulse frequency is 0, that is, the pulse output is not superimposed on the base portion. When only thyristor 13a is in the ON state, the pulse frequency is 50/60Hz, and thyristor 13a,
When 13b is ON, the pulse frequency is 100/120
Hz, and these pulse outputs are superimposed on the base section. Relay contact 14 operates while welding voltage is being generated, relay contacts 15a and 15b operate while welding current is flowing, and relay contacts 16a and 16b operate while welding current is flowing.
It operates when the welding voltage during MIG/MAG and CO ₂ welding is being generated and the welding current is not flowing, and the relay contact 17 operates during crater welding. Note that except for the relay 16, only relay contacts are shown. When the pulse frequency of pulsed MIG welding is 50/60Hz,
In the no-load state, each relay contact 15b, 16 between each gate and cathode of thyristors 13a, 13b
When thyristors a, 16b and 17 are opened and a firing pulse is applied between each gate and cathode, each thyristor 13a and 13b is turned on and generates a pulse frequency of 100/120Hz. In the main welding state, the welding current is applied, so the relay contacts 15a and 15b are turned on, and the gate and cathode of the thyristor 13b are short-circuited.
When a firing pulse is applied between each gate and cathode, the thyristor 13a is turned on and the thyristor 13b is turned off, thereby generating a pulse frequency of 50/60. In crater welding state, relay contact 17 is ON.
However, the gate and cathode of the thyristor 13b are already short-circuited, and a pulse frequency of 50/60 Hz similar to that in the actual welding state is generated. Pulse frequency 100/120 for other pulsed MIG welding
Pulse frequency switching for each state in Hz, MIG/MAG welding, and CO ₂ welding can be considered in the same way as the pulse frequency of 50/60 Hz in pulsed MIG welding, and is listed in the table, so the explanation will be omitted. As mentioned above, in the past, pulse frequency switching was performed using relays, etc. as shown in Figure 3, which caused delays in response speed, malfunctions due to poor contact, and increased complexity of the circuit due to increased frequency switching. There were some shortcomings. The present invention is intended to solve such conventional problems, and the contents of the present invention will be explained below with reference to the drawings of FIGS. 4 and 5. FIG. 4 shows a welding control device according to an embodiment of the present invention. Transformer 20 and Transformer 20-2
A diode 22 for full-wave rectification of the induced voltage on the next side,
23, 24, 25 and half-wave rectifying diode 3
2, and a synchronization circuit 21 for generating a pulse output in synchronization with the commercial frequency has resistors 26 and 2 that divide a negative single-phase full-wave rectified signal and a positive DC signal.
7 and a clamp diode 31. 33 is a transistor switched by this synchronous circuit 21, and 34 is a capacitor for pulse output control, which is connected between the collector and emitter of the transistor 33 via a resistor 35. Further, this capacitor 34 is filled with a control current via a resistor 36. Reference numeral 37 denotes an ignition circuit composed of a trigger element 37a for igniting the pulse control thyristor;
The trigger element operates when the charging voltage of the capacitor 34 exceeds a certain value. The selection command circuit 39 changes the pulse frequency to 50/60 by switching between the single-phase half-wave rectified signal and the single-phase full-wave rectified signal.
Switch 38 for switching between Hz and 0Hz, and relay contacts 42 and 43 for welding state switching signals that change the state to 100/120Hz when point C is a negative DC voltage.
The transistor 33 is made up of a switch 40 for selecting the signal, resistors 28 and 41 for voltage division, and diodes 29 and 30 for blocking reverse current, and controls the conduction of the transistor 33. In the above configuration, each control voltage (AC24V, ±
15V) is applied, the voltage at point A with respect to ground (the ground is used as a reference unless otherwise specified) is the voltage across diodes 22 and 23 as shown in Figure 5a.
A voltage obtained by dividing the negative full-wave rectified voltage of 24 V AC obtained by the above and the voltage of +15 V by resistors 26 and 27 is applied. When the full-wave rectified voltage approaches 0V in each cycle, base current flows from +15V to the transistor 33 through the resistor 27, the transistor 33 turns on, and the full-wave rectified voltage changes to a large negative value. When the current is applied from the ground through the diode 31 and the resistor 26, the transistor 33 is turned off. Therefore, the control current is charged to the capacitor 34 through the resistor 36,
When a constant voltage determined by circuit constants or circuit components is reached, the trigger element 37a for igniting a pulse control thyristor such as a unidirectional transistor or a programmable unidirectional transistor operates, and the voltage is twice the power supply frequency. synchronize with the cycle. Here, the relay contact 42 operates while welding current is applied, and the relay contact 43 operates during crater welding, but these may be opened and closed using components such as transistors or analog switches instead. . When the pulse frequency of pulsed MIG welding is 50/60Hz,
In a no-load state, the relay contact 42 is closed and C
The voltage at the point is -15V. Therefore, the voltage at point B is
As shown in Fig. 5b, a voltage obtained by dividing -15V and a positive half-wave rectified voltage of AC24V by resistors 28 and 41 is applied, and the constants of resistors 28 and 41 are set so that the voltage is always negative. Since the voltage at point A is determined as shown in Figure 5a, the pulse control thyristor can be fired twice in one cycle.
The pulse frequency will be 100/120Hz. In the main welding state, the relay contact 42 is open, so the voltage at point A is 24 VAC single-phase half-wave, +
Connect the negative single-phase full wave voltage of 15V and AC24V to resistor 26,
The resistors 26, 27, 28 are divided so that the valley of about -0.6V in a half cycle of the synchronous circuit 21 becomes about +0.6V as shown in Fig. 5c.
Since 28 constants are determined, the voltage at point A is +
During the half cycle when it reaches 0.6V, capacitor 34
Since the control current cannot be charged during one cycle, the pulse control thyristor cannot be fired during one half cycle, and the pulse frequency becomes 50/60 Hz. In crater welding, the switch 40 is set to pulse 50/
Since it is on the 60Hz side, the circuit state does not change and the pulse frequency is 50/60Hz. Similarly, when the pulse frequency is 100/120Hz, under no load and in the actual welding state, the voltage at point C is -15V and the pulse frequency is 100/120Hz. In crater welding, the relay contact 43 is open, so the pulse frequency is 50/60Hz, and CO ₂ ,
During MIG/MAG welding, under no-load conditions, the voltage at point C is -15V, and the pulse frequency is 100/120Hz.
In addition, in the main welding and crater welding states, the relay contact 42 is open, so the voltage at point A is
The voltages of 24V AC single-phase full wave, +15V, and 24V AC negative single-phase full wave are divided by resistors 26, 27, and 28, and one cycle of the synchronous circuit is approximately -0.6V.
becomes. Therefore, during one cycle, the voltage at point A is +
Since the voltage becomes 0.6V, the control current cannot charge the capacitor 34, and the pulse control thyristor cannot be fired, so no pulse output is generated. In this way, in the present invention, the oscillation of the trigger element 37a that fires the pulse control thyristor etc. is stopped by forcibly operating the synchronization circuit 21, thereby controlling the pulse frequency. be. Note that the value of the control voltage in the above embodiment is an example, and the control voltage is not limited to this value. As described above, according to the present invention, since the number of parts is small and non-contact is possible, malfunctions such as poor contact are eliminated, the responsiveness of pulse frequency switching is dramatically improved, and the circuit is simplified. It is possible to do so.

[Brief explanation of drawings]

第１図および第２図はそれぞれ一般的なパルス
MIG溶接機を示す電気回路図、第３図は従来の
パルス周波数切換回路の一例を示す電気回路図、
第４図は本発明の一実施例による溶接制御装置を
示す電気回路図、第５図ａ〜ｃは同回路の要部の
電圧波形図である。２１……同期回路、３３……トランジスタ、３
４……コンデンサ、３７……点弧回路、３９……
選択命令回路。 Figures 1 and 2 are typical pulses, respectively.
An electric circuit diagram showing a MIG welding machine, Fig. 3 is an electric circuit diagram showing an example of a conventional pulse frequency switching circuit,
FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a welding control device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 5 a to 5 c are voltage waveform diagrams of main parts of the circuit. 21... Synchronous circuit, 33... Transistor, 3
4...Capacitor, 37...Ignition circuit, 39...
Selection instruction circuit.

Claims

[Claims]

1 A synchronous circuit consisting of a resistor that divides a negative full-wave rectified signal and a positive DC signal to generate pulse output in synchronization with the commercial frequency and a diode that clamps the voltage, and is controlled by the output signal of this synchronous circuit. a switching element, a capacitor for pulse output control whose charging and discharging is controlled by the switching element, and a trigger element for driving the pulse control element by the terminal voltage of this capacitor; , a resistor that divides the voltage of the single-phase half-wave rectified signal or full-wave rectified signal selected by the changeover switch and the negative DC signal inputted through the contact that is opened and closed by the welding state switching signal and the switch that controls the application. A welding control device comprising a selection command circuit that has a diode that blocks signals in the opposite direction, controls conduction of the switching element, and determines a pulse frequency.