JPH02160172A - 短絡アーク溶接の装置及び方法 - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明は消費性電極を用いるアーク溶接の技術、及び特
には短絡アーク溶接の改良された装置と方＠に量子る。

く従来の技術及び発明が解決すべき課題〉近年、アーク
条件に続（短絡条件を構成する溶接サイクルの差なる部
分中での溶接電流及び／又は電圧を制御した改良された
短絡アーク溶接に多大の努力が払われている。

短絡条件時に溶接ワイヤの先端に形成された溶融金属球
が工作物上の溶融金属のプールと接触して消耗する溶接
ワイヤと溶融金属球を通して大電流を生じさせる。この
短絡条件は、ワイヤ上に金属球を形成している金属を電
気的に収縮させ且つ久にしばしば１フユーズ又は１ザ・
フユーズと呼ばれる破裂形の溶接ワイヤからの切断を起
こす電気ピンチ作用によって終る。溶接サイクルの短絡
時の電流の制御は電源供給制御回路によって行なわれる
。更に子側回路が通常設けられていて、所定のｄ′／、
ρ増加がフユーズの切迫した形成を報じる。その結果、
溶接電流をフユーズが起こる直前にバックグランドレベ
ルノａＸはそれ以下に落丁ことができる。この方法で、
各溶接サイクル中の７二−ズのエネルギーを大巾に減ら
す。これが短絡条件の終りのスパッターを減らす。溶接
サイクルの短絡部分又は条件中の電流制御用のさまざま
の回路が、フユーズが短絡アーク溶融中のスパッターの
主たるぶ因と考えられているので、スパッター制御回路
として当業者に知られモいる。参考のために包含する出
願人の同時係属出願では、溶接方法の他のスパッター生
成機構が新規な制御の考え方で認識され且つ防止され【
いる。出願人の考えではフユーズの僅か後に高エネルギ
ーパルスを与えてフユーズの次のアーク条件が時に１プ
ラズマブースト”パルスと呼ぶ高エネルギー電流パルス
で始められることである。溶接サイクルのアーク条件の
開始と同時に高エネルギープラズマブースト電流パルス
な用いて、溶融ワイヤの先端でのアノード加熱での溶融
が工作物上に急に起った溶融金属プールに向り【供給さ
れる。この急速な溶融が均一なサイズのワイヤの末端上
での溶融金属ボールを形成させ、ワイヤが工作物に向っ
て供給されるにつれて、次に溶融金属プールに向って動
（。電流のプラズマブースト電流パルス後、バックグラ
ンド電流■８がアークを通って溶融ボールを溶融条件に
保っ。電流を制御し且つプラズマブーストパルスの混合
時間を用いてプラズマブーストパルスのエネルギーを規
制する。ワイヤの末端が、電力ブースト電流パルス時に
印加されるエネルギーの童によって、若干均一なサイズ
な有する溶融金属球を形成する。従って、短絡が起こる
迄、アークは溶融条件を保ちつつバックグランド電流レ
ベルで操作される。

スパッターを実際上はっきりと減らすこれら先行技術の
考えを用いると、プラズマブーストパルス時の定電圧制
御回路はパルス時に大きな電流を起こす。これが内側に
動（溶融金属球からプールを引離す傾向がある。アーク
のエネルギーによってプールをシフトさせると、アーク
の中心から離れた位置で僅かな接触が起ころう。プラズ
マブーストパルス時のこの短絡は比較的大きなスパッタ
ー現象を起こそう。従って電力ブースト電流パルス用に
定電圧を用いると球からプールを離す高電流を生じ、こ
れは流体力学で時には瞬間的な短絡で生じるウニイブ現
象を起こす傾向がある。この難点を克服するのに、プラ
ズマブースト電Ｒパルス時に定電流に保つための可変電
圧電力制御回路が示唆されている。この考えはアーク条
件時のランダム短絡の周波数を増す、しかし各短絡は解
放すべきエネルギーが少なくなる。定電流条件を用いる
可変電圧の考え方は少ないエネルギーの瞬間的短絡を可
能にする。ＪＩｌ、豹すると、電力ブーストサイクル中
の定電流又は定電圧を用いてアーク条件の瞬間的短絡の
周波数又はそのはげしさ　を増す。

固定時間を有するプラズマブーストパルスを用いて、消
費性電極又は溶融ワイヤの突出しを変えると、異なる量
のエネルギーが溶融金属球に導入される。従ってプラズ
マブースト電流パルスに固定した時間を使う先行技術は
自動溶接に用いられる；然し手動操作で程度を変える半
自動溶接では困難である。プラズマブースト電流ノ（ル
スは時としてワイヤの末端を溶融するに足る熱を生じな
い。これが切片を生じる。更に個々のサイクルの短絡条
件の開始には実質的変化があるので、溶接サイクルの持
続時間は一定では無−′Ｏ く課題を解決するための手段〉 本発明は、短絡アーク溶接の改良に関し、それは実質的
に一定の溶接サイクル時間並びに減少せられたスノ（ツ
タ−をもたらし短絡モードでの半自動溶接の間の株々の
延伸（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）あるいは突き出しく　５ｇ
５ａｋ−ｏｓｔ　　）を自動的に補償する。

本発明に従えば、種々のレベルの溶融電流を電極ホール
ダーから様々な距離だけ延びている溶接ワイヤーを通し
てそのワイヤーと工作物上の溶融金属プール部の工作物
との間に流すためのり、Ｃ，電源を用いたタイプの短絡
アーク溶接のための改良された装置又はシステムを提供
することである。その溶接中のｔ流量はそのホールダー
と工作物との間の電圧に応答するものである。不発明に
従えば、前もって選定されたエネルギーを、溶接サイク
ルの各々のアーク条件のうちの選ばれた部分の間中その
溶接ワイヤーに適用する手段を有し、そこではその前も
って選定されたエネルギーは、短絡金属トランスファー
のための所定の大きさの溶融金属ボールを形成するよ５
にされたワイヤー〇禾端を溶融するに必要な所定のエネ
ルギー値を超えるものである。

一定のエネルギーが適用されている各々のアーク条件の
うちの選ばれた部分とを工、固足時間プラズマブースト
電流ノくルスと更なるプラズマ電流パルスとである。こ
のプラズマパルスは、そのプラズマブースト及びその後
の溶接サイクルのプラズマ部の間中一定のエネルギーの
インプットをワイヤー中に作り出すための所定の時間の
後終わる。か（して、各溶融サイクルの間、選定された
一定量のエネルギーが各サイクルの間そのワイヤーを加
熱するために該ワイヤーに適用される。そのようなワイ
ヤーの加熱は、そのホールダーからそのワイヤーの末端
までのワイヤーを通しての電流の流れ（よる抵抗加熱と
、効果的なアーク電流によるそのワイヤー末端までの陰
極加熱とに分けられる。そのような陰極加熱は、各溶接
サイクルの間中そのワイヤーに適用されている大部分の
溶融化エネルギーに寄与している。

延伸あるいは突き出しが増加すると、サイクルあたりの
加熱の大部分は、その溶接ワイヤーを通る電流の流れに
よって生ずる抵抗加熱となる。各溶接サイクルのための
アーク条件の間固定化された一定のエネルギーインプッ
トを用いることにより、そのシステムは異なった突き出
し条件を自動的に補償する。朶き出しが増加するにつれ
、そのワイヤーの抵抗加熱によりより加熱される。突き
出しが減少するにつれ、ワイヤーの抵抗加熱はより少な
（なる。すべての場合において、そのワイヤーがボール
状に浴融するところの末端部に違しているワイヤーにＩ
”Ｒ加熱しうる量に自動的に合わせることにより一定の
エネルギーを与える。溶接サイクルは３０−１００サイ
クル／秒で発生するので、各繰り出しワイヤーのインフ
レメン）　（１ｎｃｅｓｓａｎｔ）、それは所定の溶接
サイクルの間の繰り出し量として定義されるが、それは
、そのインクレメントがそのワイヤーの底部に到達する
より前にすべてのサイクルの間そのインクレメントに適
用される加熱エネルギーを足し合わせたものを含むもの
である。いかなる突き出しにおける変化も、その繰り出
しワイヤーのそれぞれのインクレメントのうちの各溶接
サイクルの間の加熱エネルギーを足し合わせたより実質
的に低い速度で発生する。その溶接作業はそのホールグ
ーからの突き出し又は延伸におけるいかなる変化の速度
よりも実質的に速いので、各インクレメントは、各サイ
クルの間陰極加熱の実際のエネルギーと一緒にされた場
合、ワイヤーが実際に溶融する最終的なインクレメント
までの固定されたエネルギーインプットを来た丁エネル
ギーを有している。突き出しにおける変化はそのシステ
ムの普通の操作に比してゆっくりであるので、一定のエ
ネルギーは各溶接サイクルの間中溶融した金属ボールに
拡がる。そのボール状物は決められた大きさのものであ
り、スパッターは半自動操作の適用できる考え方によっ
て減少せられる。

本発明をより細かい観点から見ると、エネルギー量をコ
ントロールされた電渡パルスは、プラズマブースト部と
して知られたそして比較的高い電流レベルを用いる第一
発生部位と、プラズマ部として知られたそして実質的に
バックグラウンド電流より大きく且つ比較的低い電流レ
ベルを用いる第二発生部位を有している。アークサイク
ルのプラズマブースト部は、決められた時間を有し、そ
れで選定されたエネルギーは溶接サイクルのこの部分の
量適用される。

しかしながら、高エネルギーのプラズマブーストパルス
電流後のボールの溶融を終えるために用いられるプラズ
マ部は、各溶接サイクルの間そのワイヤーに適用された
決められた実際のエネルギーを産生ずる時に、各サイク
ルの間で終止せられる種々の長さを有している。このよ
うな考え方を用いて、溶接の間に経験する速度で派生す
る延伸の長さの変化は、溶接作業中の短絡条件に備えた
ワイヤー末端上の溶融金属ボールを形成するため最後の
インクレメントによって溶融せられているワイヤーによ
って消費せられる全部のエネルギー量を変化させない。

アーク条件の間で溶接サイクルのプラズマ部を終結させ
るため、溶接方法のためのアーク電圧及び溶接電流の即
時の（１ｎａｔａｎｔａｎａｏｓａ　）生成物としてワ
ットシグナルを形成する手段を与える。プラズマブース
トパルスの出発点からのこのシグナルを合わせることに
より、積分され総計されたエネルギー値は前もって選定
されたレベルに達し、それは高いプラズマ電流を停止す
るために使用される。このあと、低いバックグラウンド
電流が溶接サイクルの短絡条件を形成するため工作物上
の溶融金属プールに達するまで溶融金属ボールを保持す
るのに用いられる。このように、本発明は高電流プラズ
マブーストパルスを用い、次に決められた量のエネルギ
ーが溶接サイクルの間に蓄積されるまで更に高電流のプ
ラズマ部を用いるものである。このことが起こされると
、そのボール状物を溶融するのＫｌ！求されるエネルギ
ーに達する。バックグラウンド電流はそのボール状物の
大きさ、及び温度を保つ。

延伸が徐々に変化するにつれ、そのワイヤーを通して抵
抗加熱によって消費されるエネルギー量は変化する。こ
の現象は、ワイヤーの末端での最終的な加熱には影響は
ない。

工作物の前方に繰り出されたワイヤーにおける更なる加
熱につれ、アークによっては陰極の加熱はより少な（な
る。

本発明に従えば、その加熱は決められたエネルギーレベ
ルで終えられ、そのレベルは金属の最終的なインクレメ
ントを溶融した金属ボールに転換するのに必要なエネル
ギーより丁度多いエネルギーレベルである。例えば、金
属容積あたり最終的なインクレメントを溶融するのに７
．２ジユール必要な場合、本発明で使用されるエネルギ
ーカットオフは、約７．２５ジユールのような量よりも
わずかにより多いものである。

本発明の別の特徴に従えば、溶接サイクルの開電流量を
コントロールするためのり、Ｃ，電源は、１０ｆＢｇよ
り大きいような、好ましくは約２ＯＡ’Ｅｇのような高
い損動数で操作されるパルス幅変ｐＩＤ、ｃ、チョッパ
ーのようなｉｌ＆ｉ＃ｉ動パルス回路を用いる。この方
法で、すべての溶接サイクルはｑ！ｒｉｌ！接サイクル
の間コントロールされ、何回も更新される。延伸又は突
き出しにおけるゆつ（すした変化を補償するにいかなる
認められるような遅延もない。短絡に向けてのワイヤー
の末端でのボールに向けられているすべてのエネルギー
は固定されている。この一定量のエネルギーの値は、徐
々に突き出しが変化しても変わらない。本発明の好まし
い具体例に従って使用されるインプットパワーなコント
ロールする装置は高い振動数であることからみて、溶接
ワイヤーの拡張部を構成するインクレメントの数の徐々
なる変化に関係な（、ｇＡ際の操作時間は溶融された、
最終のインクレメントに同じエネルギーを創り出す。

本発明の別の特徴によれば、その高エネルギープラズマ
ブースト電流パルスは少なくとも大部分のプラズマブー
ストパルスのための一定のワット、条件を生ずるように
コントロールされる。これにより操作時の一定の電流又
は一定電圧モードで経験する困難性を克服し、そしてこ
れは各溶接サイクルの間エネルギーをコントロールする
のに用いられるシステムを使用することによりなされる
。このシステムはワットシグナルを作り出し、そのシグ
ナルは、パルス幅変調り、Ｃ，チョッパーによってゲー
トされた電流パルスに付合している。この考え方は、そ
のプラズマブーストパルスの間の一足のワット条件をも
たらす。かくして、そのプラズマブーストパルスは決め
られた時間を有する一定のワットパルスである。エネル
ギーのカットオフ時間は、その後のアークプラズマの操
作モードの間コントロールされる。

本発明の別の特徴に従えば、上記で定義されたシステム
を用いたタイプの短絡アーク溶接法が提供される。電流
パルスはアーク条件の最初において創り出され、そこで
電流パルスは第−発生部、又はプラズマブースト部、及
び第二発生部、又はプラズマ部を有している。そのエネ
ルギーは、単一溶接サイクルのうちのこれら二つのモニ
ターされた電流部の間足し合わされる。この電流パルス
を停止し、その結果総合されたエネルギーは所定の値よ
りも大きな前もって選定された値を持つ。所定の値とは
そのワイヤーの末端で最後のインクレメントを溶融し、
前もって選定された溶融金属ボールを形成するに必要な
エネルギーである。その後、低いレベルのバックグラウ
ンド電流を次の短絡条件になるまでそのワイヤーと工作
物との間に付与する。より好ましい具体例に従えば、そ
のエネルギーは、アーク電圧と溶接電流との即時の生成
物とし工のワットシグナルを形成し、このワットシグナ
ルを合わせ、前もって選定した一定のエネルギーに達す
るまでその合わせた値を足し合わせることによって得ら
れる。

本発明の別の特徴に従えば１．プラズマブースト電流パ
ルスの間の電流は、電極あるいはワイヤーの先端でプラ
ズマの傘を生成するように選択される。その結果、これ
は溶接の方向に対して横軸の方向に拡がっている大きな
プラズマの 一ジェットがそのプレートの広い領域を表面溶融条件に
まで加熱させる。８溶融された溶接金属は、冶金したよ
うにそのプレートに結合し、コールド「シャツティング
（ｃｏｌｄａｈｓｔｔｉｎｇ　）Ｊなしに広い領域の上
に拡がる。次に電流はそのサイクルのプラズマ部で低下
せしめられ、一般的には円錐形のアークを生ずる。

そのエネルギーのカットオフは、その電流パルスのプラ
ズマ部の長さを変えるように差動シグナル（ｄｉ／／−
デ１−ｔｔａｔ　　ａｉｇ♂ａｌ）を作り出すことによ
って、あるいは冥際にカットオフシグナルによって起こ
すことができる。それぞれの場合において、この概念は
所定の溶融値よりもその足し合わされたエネルギーがよ
り大きい前もって選定された値に達した時ＫＷ！サイク
ルの電流パルスを止めるものとして定義される。このカ
ットオフは、時間遅延回路における時間の差異を選ぶこ
と罠よって、好適な具体例において行なわれる。そのエ
ネルギーが前もって選定された足し合わされた値に達し
た時はそれは実際のカットオフシグナルによって行なわ
れることができる。その第二の方法は、そのサイクルを
行なり【いる時罠働く。

本発明は所定の溶接サイクルのアーク条件のうちのプラ
ズマ部の間で適用される全エネルギーをコントロールし
、半自動溶接において遭遇するような種々の延伸を補償
するような方法で多くのスパッターコントロール装置、
システム及び／又は方法を操作せしめる。スパッターコ
ントロールのための従来の装置、システム、及び／又は
方法は、自動溶接操作において当初うまくいっていた。

半自動操作においてはあまりうま（いかなかつちという
のはワイヤの末端部は必ずしも所定のサイクルの間中適
切には溶融しないからである。したがって、本発明の第
一の目的は、スパッターコントロール特性を有する短絡
アーク溶接装置及び／又は方法の改変あるいは改良にあ
り、その改良点は、自動操作モード釦用えて半自動操作
モードでのその装置、システム及び／又は方法を用いる
ことを許容する。

本発明の第二の目的は、所定のサイクル中でのアーク条
件の最初に７”ラズマブースト電流パルスをコントロー
ルして、一定のワットパルスを与えることである。この
ことは一定の電圧コントロールシステム及び可変電圧・
一定電流コントロールシステムにおいて遭遇するマイナ
ス点を克服する。本発明のこの目的に従えば、プラズマ
ブースト電流パルスの間にはスパッターの形成がより少
ないこととなる。

本発明の別の目的は、溶接サイクルのアーク条件の間に
一定のエネルギーをコントロールすること罠より溶接ワ
イヤの突き出しまたは延伸の変化を補償し、そしてエネ
ルギーコントロールのためにワットシグナルを使用し、
プラズマブースト電流パルスの間その電流レベルをコン
トロールして、無作為に発生するスパッターを減少せし
めるところの装置、システム及び／又は方法を提供する
ことである。

本発明の別の目的は、そこにおいて同一の全エネルギー
を最終のワイヤインクレメント中の溶接ワイヤに適用し
、ホールダーに対するワイヤーの延伸量に関係なく、溶
融された金属ボールの形成を確実にする装置、システム
及び／又は方法を提供することである。それゆえ、溶接
作業者はよす新しいスパッターコントロール回路の利点
を得るようにそのワイヤの延伸を正確に且つ巧妙に合わ
せる必要はな（ゝＯ 更に本発明の別の目的は、短絡アーク溶接作業において
溶接ワイヤの末端部に適用されるエネルギーをコントロ
ールしてスパッターを減少させると共に均一な反復性の
あるサイクル型の作業を作り出す装置、システム及び／
又は方法を提供することである。

また本発明のさらなる目的は、所定のサイクルのうちの
アーク条件の最初にプラズマブースト電流パルスを用い
ての短絡アーク溶接のための装置、システム及び／又は
方法を提供することであり、その装置、システム及び／
又は方法において、プラズマブーストパルスの電流レベ
ルはコントロールされてそのプラズマブーストパルスの
ための一定の即時ワット値を発生する。このワット値は
モニターされ、電源スィッチをコントロールするパルス
幅変調器のような高儀動インプット電源を用いることに
より各プラズマブ−スト電流パルスの間数多（合わせら
れる。

また本発明の別の目的は、上で定義されたような装置、
システム及び／又は方法を提供するものであり、その装
置、システム及び／又は方法は、その幅の変調せられた
複数の高振動数を用いているり、Ｃ，電源を使用し、溶
接サイクルの間何回も電流をコントロールする。

更に、本発明の別の目的は、上記で定義されたような装
置、システム及び／又は方法を提供するものであり、そ
の装置、システム、及び／又は方法は、即時のワットシ
グナルを使用し、そのシグナルは＃接すイクルの間、加
熱エネルギーをセットするため合わせられそして蓄積せ
られる。

この同一のシグナルは、あわせられることなく、電源を
コントロールするため使用せられ、それでプラズマブー
スト電流パルスの開電流レベルは一定の即時ワットレベ
ルを保つ。

本発明の別の目的は、各溶接サイクルのためのアーク条
件の間に使用せられる全エネルギーを制御する短絡アー
ク溶接のための装置、システム及び／又は方法を提供す
るものである。

本発明のさらなる目的は、アーク条件の量定エネルギー
概念が実質的に一定のサイクルの長さを維持するために
用いられるところの短絡アーク溶接の装置、システム及
び／又は方法を提供するものである。この目的は短絡条
件の未成熟な開始を防止し、各サイクルの開本質的に一
定の溶接条件を維持する。

これら及び他の目的及び利点は、久なる添付図面と明細
書の記載から明らかとなろう。

本発明を限定するのでは無く、本発明の好ましい態様を
引用して本発明を説明する。図１は１９８７年１２月２
１日出願の米ｌ特許出願第１３５，８３２号に記載した
方法でのスパッターを減少させる制御回路を用いる短絡
溶接用の装置Ａｙ！−示す。本発明は装ｆｌｌＡで実施
する形式の短絡アーク溶融を図３に示す好ましい回路で
実施する新規な概念で改良したものである。図ＩＫ示し
た装置Ａは、性質の例示のもので、短絡アーク溶融のサ
イクルの別々の電流部分なつ（り出すためのさまざまの
別々の電流制御を用いる電力供給入力スキームを有して
いる。溶接ワイヤ１０は電気コネクター又はホルダー１
４で保持され【いる工作物１２から離れている。ワイヤ
１２は操作者がきめた速度で供給スプール１８から適切
なワイヤフィーダー１６でホルダー１４を通して態動で
きる。ホルダー１４はＤＣ電源ＰＳの一端子に接続され
ている。ホルダーから伸びるワイヤの長さ及びアークα
の上のホルダーの長さは溶接用ワイヤ１゜についての延
長又は突出しをきめる。電流ＰＳは正の出力端子２０と
負の出力端子２２を常法で有している。電力スイッチ３
０は制御ライン３４を持つ標準構造のパルス巾変調器３
２で約２６ｍｇでサイクルされる。結果として制御ライ
ン３４上の電圧はスインｊ３０を通過できる２　０　Ｋ
Ｈｇ電流パルスの巾を示す。この方法で溶接ワイヤ１０
とアークｃＬを通るｌＷ接電流は、別々に又は合併して
後述のように示されるさまざまの入力制御回路ｃ１−ｃ
６で制御される。

ライン３４上のパルス巾制御用電圧は抵抗器４２で適切
にバイアスされたエラー増幅器４０の出力でのり、Ｃ，
電圧レベルである。オバーライド又は並列回路４４はイ
ンバーテラ）　Ｐ　Ｉ　ＮＣＩ！ライン５０の論理に応
じて操作されムエラー増幅器４０と回路４４の両入力は
合計接点５２の電圧であり、これは制御回路Ｃ１−Ｃ６
の出力側の一列のスイッチＳｆＦ’１−１’６で制御さ
れる。上側の回路Ｃ１−０３はｒ側の回路Ｃ５、Ｃ６と
共に接点５２Ｋｔ１５！を送るか又は電流を引出すのに
用いられ、従ってエラー増幅器から引出された電流が変
調器の電圧を制御する。スイッチ５Ｗ４１．ＳＦ６に隣
接する接点でバックグランド電流は低レベル１Ｂに保た
れる。先行技術に従ってスパッター制御回路はライン６
２の信号に依り切迫フユーズに応答して操作される。

このフユーズ信号は形り子側回路でつ（り出され、出力
ライン６４の論理は短絡回路条件時につ（り出されるフ
ユーズの直前に電力スイッチ７０を非伝導性にする。ス
イッチ７０の操作はチョーク又はインダクター７２を介
してスイッチ７０を通しての高レベル電流から緩衝回路
７４を通しての低レベル電流に溶接電流の流れを変える
。サイクルの短絡部分が進むと、図示しない標準ｄＶｉ
回路がアーク電圧をモニターし始める。ｄシーが切迫し
たフユーズを示す１組の値を越えるとライン６２の論理
がシフトする。ライン６４の電圧がスイッチ７０を非伝
導性にする。スイッチ７０からの溶接電流が低レベルに
シフトし、７：３−−ズで解放されるエネルギーを少な
（してスパッターを減らす。

この概念は本発明を構成している部分では無（、溶接サ
イクルのアーク条件時にはだら（、パルス巾変調器３２
の出力でスイッチ３０を通過できる高周波パルスの巾は
合計接点５２の電圧できまり、この電圧は図２に良（示
されている全溶接サイクルのさまざまの部分の溶接電流
制御用の標準的方法忙従って操作されるスイッチ５Ｆ１
−５Ｗ６で制御される。溶接サイクルは位置７ｌ−７６
間の延長として示される。後述のように１本発明の態様
に従ってこの操作スキームを変更できる。スイッチＳ＃
’ｌ−５Ｗ６の機能を示すために、サイクル時間又はサ
イクルが時刻Ｔ１で始まるとする。その時、図９に尽す
溶融金属球Ｂがワイヤ１０の末端に形成され、ワイヤが
工作物１２上に形成された溶融金属プールに向って動い
ている。プラズマブーストパルス及びプラズマパルスが
つくり出されていないので、ＡＮＤゲート８４の入力ラ
イン５０．８０．８２上の論理はスイッチｓｖ４とＳＦ
６を活性化しているがスイッチ５ＦＦｌ、ＳＦ２、ＳＦ
３及びＳＪＰ’５を失活させている。結果的にバックグ
ランド電流制御Ｃ４が作用する。この制御回路が電流制
御回路Ｃ６で駆動される電流制御スイッチＳＷ６の出力
と合併する。スイッチ３０を通る２０ｊＱｉ１パルスの
パルス巾は従ってバックグランド電流レベル１Ｂである
。短絡の検知はＳｆｌをスイッチさせるインバーテツド
ＰノＮＣＥライン５０上の論理をしてＰ　Ｉ　ＮＣｌ１
変調フイードバツク回路４４を通しての電流の制御をさ
せる。短絡条件では、パルス巾変詞器３２は回路Ｃ１，
Ｃ６で制御される。短絡条件による高溶接電流が流れ易
い。図２のＰＩＮＣＭ部分で示すようにパルス巾変調器
は電流の大きさを制限しようとする。例示した好ましい
態様では二つの別々の傾斜がある、然しＰＩＮＣＥパル
スの他の形も回路ｃｌで制御できる。フユーズが起ろう
とするやいなや、ライン６２の論理が変る。これがスイ
ッチ７０を開いてスナツパ−７４を使って電流を大巾に
下げる。これは図２の時刻１゛３で示しである。バック
グランド電流１Ｂはこの低レベルと同一となり得る；然
し例示態様ではＩＢは回路Ｃ４で制御され、時刻Ｔ３の
電流と同一では無い。その後すぐ、標準プラズマブース
）電流パルス１００が生じる。このパルスはライン８０
の論理変化に応じて閉じるスイッチ、５Ｆで制御される
。

ＰＩＮＣＭ条件が残っていないので、スイッチＳＦはオ
フで、バイパス回路４４は失活している。従ってプラズ
マブースト電流パルス条件１００の時、スイッチＳ１２
は回路Ｃ２ＬＩＣパルス巾変調器３２を制御させて、ス
イッチ３ｏを介して溶接電流パルスを制御させる。例示
態様では、プラズマブースト電流パルスにはプラズマブ
ースト制御Ｃ２で制御される前縁１０２と回路Ｃ２でも
制御される上側部分１０４もある。本発明の好ましい態
様では、上側部分１０４は図２に示した一定電流制御の
代りに一定ワット部分である。装置Ａがプラズマブース
トパルスが一定電力を持つよう（制御されると、スイッ
チＳＷ５が閉じ、回路５で瞬間的ワット信号がモニター
されて、スイッチＳＦを介して接点５２に入力がつくり
出される。定電力操作時には、スイッチＳｆＦ’６を開
（回路８０の論理で電流制御回路Ｃ６が失活される。

本発明の好ましい態様によれば、標準プラズマブースト
電流パルス時に、スイッチ３０を流れる電流が回路Ｃ２
で制御され、Ｃ５が一定の瞬間的ワットを生じ、これが
２０ＫＥｇ　のサンプリング速度を更新する。溶接サイ
クルの他の部分では、ワット信号制御回路Ｃ５が作用せ
ず、スイッチＳ＃７６と入力回路Ｃ６を介しての電流制
御が行われる。

固定時間Ｔ４で、制御回路Ｃ２でプラズマブースト電流
パルス１００が終る。電流制御は回路Ｃ５かう回路（’
６にシフトする。この時、スイッチ５７Ｆ３がプラズマ
制御回路Ｃ３の出力を変調器３２に印加鴎、第１に起こ
るプラズマブーシト部分１００及び第２に起こるプラズ
マ部分１１０を含むフユーズに続くアーク条件が起こる
と高電流が時刻Ｔ３で流れる。回路Ｃ３で制御されるプ
ラズマ部分の高電流は時刻Ｔ５で終る。パルス１００，
１１０の積分領域は時刻Ｔｌ−７６間の溶接サイクル中
にワイヤ１０に印加された全エネルギーである。高電流
プラズマパルス１１０の後、スイッチＳＦが再び閉じ、
バックグラウンド電流制御回路Ｃ４がエラー増幅器４０
の操作を引継ぐ。

溶接サイクルの操作を合計すると、時刻Ｔ２では溶融金
属球Ｂが工作物１２のプール中の溶融金属と接触する短
絡がある。これが起こると、Ｐ　Ｉ　ＮＣ１１制御回路
Ｃ１がスイッチＳＷ及び並列板又は回路Ｃ４を介してス
イッチ３０を制御する。電流の直接制御が短絡条件中の
流れの制限には必要である。切迫ヒユーズがライン６２
に信号を起こす。

これが時刻Ｔ３でＰＩＮＣＩＩサイクルを終らせる。ス
イッチ７０が開き、スナバ−７４はチョーク７２と並列
になる。

その後、アーク条件が起こり、プラズマブースト電流パ
ルス１００と次にプラズマ電流パルス１１０が始まる。

プラズマブースト電流パルス１００は固定時間Ｔ３−７
”４を有し、プラズマ電流パルス１１０は時刻Ｔ５で終
る。本発明によれば、パルス１００．１１０中に溶接操
作く与えられるエネルギーは一定である。これは時刻Ｔ
５かも引（か加えられることで示される時刻Ｔ５を調節
して達成される。

後述のように、プラズマパルスの終り、又は時刻Ｔ３−
７５の間で全電流パルスの第２の起こる部分は、溶接サ
イクルの各アーク条件時に用いられるエネルギーを一定
にして行なわれる。ＰＩＮＣＩＩ及びバックグラウンド
サイクル時に生じるエネルギーは算えない。このエネル
ギーは制御機能を与えず、かなり少なく比較的短時間低
電力でワイヤ１０に抵抗熱を生じさせるだけらので考え
に入れないことにする。

図２は例示の目的で若干直線的に電流、電圧、ワット及
び蓄積ジュールを示す。さらにサイクルの２つの高プラ
ズマ電流部分の後に起こる、溶接サイクルのＥＯＬＤＩ
ＮＧ部分は第３の高電流エネルギー供給パルスを含むこ
とができ、これは電流パルス１００．１１０と合体して
アーク条件での所望量の蓄積エネルギーなつ（り重子こ
とができる。

そプななると、パルス１００及び１１０は両方とも固定
時間を有する。保持サイクルは時刻Ｔ６でバックグラウ
ンドレベルに回路をシフトする電流パルスを更に有して
いよう。

この場合、時刻Ｔ６はアーク条件中にワイヤに印加され
る全エネルギーを調節するように制御される。本発明の
好ましい態様では、アーク条件中にワイヤ１０の加熱に
用いられる高電流を形成する唯２個の電流パルスがある
。然し図２の上のグラフには１保持（ｈｏｌｄｉｎｇ）
”とａｌＲさレル第３の高電流条件が存在できる。好ま
しい態様では、パルス１００の前縁１０２は本質上垂直
であり、部分１０４は水平である。然し電流を調節して
定電力で制御し結果的に電圧を動揺できる。ワット制御
だけが用いられる。図２のグラフは説明のためのもので
ある。図２の下側の電流グラフの垂直線Ｐはスイッチ３
０の２０　ｆｆ　ｇの周波数を示す。

スイッチ３０は時刻ｒｌ−Ｔ６の間の溶接サイクル中に
何度も操作される。従って工作物１２のｆｆ！！接ワイ
ヤ１ｏできめられる溶接場所にスイッチ７０を介して、
電源ＰＳからの電Ｒ，について正確なリアルタイムの制
御が行なわれる。

２個の高電流パルスを用いる時刻Ｔ５か、３個の高電流
パルスを用いる時刻Ｔ６の調節以外に前述のよ５に、参
考として本明細書に包含する先行出願で教示された略示
装置Ａで行なわれるような図２のスパッター制御の考え
方が行なわれる。

本発明は各溶接サイクルのアーク条件中に溶接ワイヤ１
０に印加される熱エネルギーの制御された終了に関する
。

本発明の更なる態様によればスイッチ３０が制御されて
、パルス１００中に一定の瞬間的ワットレベルが提供さ
れる。

この概念の両方は図３に示した新規な回路と溶接サイク
ルのアーク条件中に予め定められた量のエネルギーが印
加された時に開くスイッチＳＦ３を用いて達成される。

上述の第３高電流部分でエネルギーを印加する時は、ス
イッチＳＷ４を開く時刻は図３の回路で制御できる。マ
ルチプライヤ１２０はライン１３０に信号をつくり出し
、これはライン１２２のアーク電圧レベルとライン１２
４の溶接電圧レベルの積に比例する。これらのレベルは
延長部にわたる全電圧を測定する適切な装置で検知され
る電圧レベルと電力スイッチ３０を介しての高周波電流
パルスで制御される時の溶接操作を通る電流である。マ
ルチプライヤ１２０の出力ライン３０は積分器１５００
Å力に向けられる。従ってライン３０の瞬間的ワット信
号はスイッチ１５２の操作によってきめられた溶接サイ
クルの部分時の単一溶接サイクルで積分される。本発明
の好ましい態様では、スイッチ１５２は時刻Ｔ３とＴ５
の間で閉じ従ってライン１５４のり、Ｃ，レベルとして
の蓄積エネルギーは時刻Ｔ３−７５の間で合計される。

ライン１５４上の蓄積エネルギＩｌｒは、所定のサイク
ルＥ、　Ｋついての合計された蓄積エネルギーが基準エ
ネルギーＥＲに等しくなった時はいつでも、溶接操作に
向けて９電流の直接停止に用いることができる。この基
準エネルギーはワイヤｌＯの末端上の所望のサイズの球
を溶融するのに必要なエネルギー量より一寸多いだけで
ある。従って積分器１５Ｇは図１に示すようにスイッチ
Ｓ＃７４を介してパックグラウンド制御回路Ｃ４にシフ
トスイッチ１３０にタイマーをトゲ、ルさせるために直
接使用される集積又は全エネルギー信号又はライン１５
４上の電圧レベルをつ（り出すことができる。図３の条
件１積どをこの条件に用いる。図４のパルスＴＰは図３
に示した回路の出力である。第３の電流パルスが用いら
れる時には、スイッチ１３２が時刻Ｔ３−Ｔ６間で操作
できる条件“ｂ”を使用すべきである。従ってライン１
５４上合計又は集積エネルギーは時刻Ｔ６の位置で制御
されよう。所望ならＰ）ＮＣ８回路さえも含めた全エネ
ルギーが時刻Ｔ３−７６間のライン１３０の瞬間ワット
の積分で使用できる。これは本発明の二つの好ましい態
様で用いられぬ条件＠Ｃ″である。

例示したように、全エネルギーは各溶接サイクル中にう
イン１５４上の電圧レベルとして印加され、図２に示す
ように、プラズマブースト電離ノ（ルス１００及びプラ
ズマ電流パルス１１０中で溶接ワイヤに印加されるエネ
ルギーの蓄積量を示す信号を与える。ライン１５４上の
この電圧レベルはサンプルの入力と図３と図５で示す保
持回路に印加される。ライン１６２上の論理は採取され
プラズマ電流／＜ルス１１０の末端でライン１５４上の
電圧レベルできめられる蓄積エネルギーを保持てる。こ
の電圧レベルはライン１６４上に保持され、ライン１５
４上の電圧レベルに従って蓄積される各２．０ジユール
のエネルギーについて０．２ボルトのスケールを持つ。

ライン１５４上に保持される電圧レベルは蓄積コンデン
サ１７０に向けられ、これはエネルギーセット点Ｅ、の
設定の目的に使われるレオスタット１７２′１に持つ電
圧デバイダを形成している。この方法で必須的にり、Ｃ
０信号又は電圧レベルがエラー増幅器１８０の制御端子
に印加される。これは各サイクル時にゼロエネルギーと
蓄積エネルギーの間でシフトされる信号を用いるよりも
円滑な操作を提供する。

エラー増幅器１８０の出力に時間遅延回路１８００時間
遅延コンデンサ１８４に印加される出力ライン１８２０
可変電圧レベルがある。ライン１８２上の電圧はコンデ
ンサ１８４の電圧をきめ、Ｔ３でのプラズマブーストを
始めるスイッチＳＦの閉じとパルススイッチ変調器３２
を電源スィッチ３０の操作につい【のバックグラウンド
電流モードにシフトさせる時刻Ｔ５でのスイッチｆｆ３
の開路の間の時間を制御する。従ってパルススイッチ変
調器はパルスブースト制御によってそして次にプラズマ
制御自身によって時刻Ｔ５で時間遅延装置１９０の出力
がプラズマ制御操作を終らせる迄、制御を保持する。こ
れをエサビクル中の蓄積エネルギーが基準エネルギーＥ
Ｒに等しい時間遅延信号なつくり出し、この基準エネル
ギーは抵抗加熱とアーク又はアノード加熱の合併でワイ
ヤの最後のインクレメントを溶融するのに必要なエネル
ギーより僅か大きい。

図７に示すように、時刻Ｔ５でプラズマパルスを終らせ
るために全エネルギーＥＴを基準エネルギーＥＲと比較
できる。本発明によれば、蓄積エネルギーＥ、は、蓄積
エネルギーが基準エネルギーに達した時に１５を起こす
ことで一定に保てる。この機能を達成する好ましい態様
の方法は図３に示されていて、プラズマパルスの終点の
全蓄積エネルギーＥＴがサンプリングされライン１６４
に電圧レベルとして移される。各サイクル中、この電圧
はコンデンサ１７０上の電圧を上昇するか下げるかして
ライン１８２のり、Ｃ，レベルを上げるか下げるかする
。その結果、先に蓄積されたエネルギーがコンデンサ１
７０で平均化され次のサイクルの時間遅延度をきめる。

コンデンサ１８４の電圧は各プラズマ電流パルスの終り
でリセットされる。エラー増幅器１８０は高利得を有す
る基準装置で、ライン１６４の変動は増幅でき時間遅延
装置１９０の電圧荷電用の必要スケールを与える。それ
で光圧説明したように、固定したプラズマブーストパル
ス１００及び可変プラズマパルス１１０を有しているか
高電流の付加的保持用パルスを有する電流パルスの終り
が、各サイクルについてのアーク条件時のワイヤｌＯへ
の定められた一定エネルギーをつくり出す時刻で起こる
。コンデンサ１７０上の電圧の変化は図６に示されてお
り、先行溶接サイクルから各サイクル当りの平均蓄積エ
ネルギーを示す一般電圧レベルをコンデンサが保ってい
ることを示している。従って各サイクルはコンデンサ１
７０上の平均エネルギーを僅かしか変えない。この考え
は前述の時間遅延装置１９０上の電圧を制御する。それ
は、図３に示したような制御回路を与えるか、又は図７
の上側部分に示した略示回路を与えるかして各溶接サイ
クルの高電流部分を終らせるための手段を提供し一定加
熱エネルギーを与えるのに等しい。

図７の下側部分は本発明の好ましい態様の更なる態様を
示す。瞬間的ワット信号がライン１３０につ（られるの
で、このワット信号はスイッチ３０で許される図２で示
すプラズマブーストパルス１００中での電流の制御の目
的に用いられる。好ましくはパルス１００のすべてにわ
たりワット制御を行なって、部分１０４を時刻Ｔ３−Ｔ
４の間にのばす。ライン１３０は図ＩＫ、示すようにス
イッチＳ＃７５の入力側でワット制御回路Ｃ５に向いて
いるので、パルス巾変調器３２は電流制御スイッチＳＷ
６の出力の代りにスイッチＳＷ５の出力で制御される。

その結果、本発明のこの態様によればプラズマブースト
パルス時のスイッチ３０を通る電流は瞬間的ワットで一
定に保つように制御される。これが、プラズマブースト
電流パルス時に定電圧の使用又はこの高エネルギーパル
ス時に定電流条件を持つ可変電圧を用いることについて
先に論じた欠点を克服する。従ってプラズマブースト電
流パルス１００でワイヤに印加される高エネルギーはプ
ールを球から離さないようにアークを防ぐかプールを溶
融金属球にランダムにかみ合うように制御される。これ
は本発明の更なる利点である。

図８−１０を説明すると、本発明の操作特性が図示され
ている。ホルダーワイヤ１４からの長さは一連の個々の
増加に分割されて、その各々が図９で示すように球Ｂを
形成するワイヤｌＯの床端で溶融される金属の容積に等
しく略示されている。この球はワイヤ１０の直径の約１
．２倍の有効径を有する。各溶接サイクル中で、最後の
インクレメント、即ちインクレメント１はホルダー１４
から下に動いてインクレメントｌに蓄積された熱と７ノ
ード領域２００でアークａのアノード加熱でつくり出さ
れた熱で起こる合計加熱作用で約１５３５℃の溶融温度
に上昇させられる。本発明によれば、電流、！接すイク
ルの全エネルギーＥＴは一定であり値ＥＲで制御され、
この値がインクレメント１の金属の温度を溶融温度にす
る。単一溶接サイクル中のこの加熱中インクレメントｌ
は溶融し、次のインクレメントはＩＲＲ加熱作用で加熱
される。従って所定の溶接サイクルでつくり出された全
熱がアノード領域２００でのアノード加熱とホルダー１
４に伸びている全増加を通しての抵抗加熱の間に分布さ
れる。突出しが増加した時更なるインクレメントが含ま
れて、全抵抗が増加して、更なる熱を抵抗加熱成分にシ
フトさせる。温度による抵抗の増加のため低いインクレ
メントの加熱によって更なる抵抗が付加される。

ワイヤの木端での最後のインクレメントのエネルギ一定
数は特定のインクレメントが下方に進むにつれての引続
く溶接サイクル中に起こる抵抗加熱の合計である。突出
し又は伸長を一定のままであると仮定すると、アノード
加熱を受ける前の最後のインクレメント中の合計熱は先
の加熱サイクル中に蓄積された抵抗加熱で本質上ある熱
を含んでいる。

これは、僅かな抵抗変化を無視した時、突出しインクレ
メントのサイクル時間当りの抵抗加熱である。この現象
から溶接サイクル時にワイヤに向けられる全熱エネルギ
ーはアノード加熱と抵抗加熱とに区分される。下方に進
むにつれテインクレメントの蓄積抵抗加熱は最後のイン
クレメントの残留エネルギーである。サイクルのすべて
のインクレメントの抵抗加熱は本質上アノード加熱と時
刻Ｔ３−７５の間に印加された全エネルギーの差に等し
い。従って時刻Ｔ３−１５間で全エネルギーを一定に保
つと、蓄積抵抗加熱で印加される制御されたエネルギー
が常にあり、そして実施されるサイクルの加熱によって
インクレメント１の温度を固定された選ばれた全エネル
ギーＥ−ｒに上昇するようになる。

溶接サイクルは毎秒３０−１００回起こるし、２０　Ｄ
ｉｓの溶接サイクル中に電流は図２の電流グラフの垂直
線Ｐで示されるように制御される。従って個々のインク
レメントはホルダー１４から毎秒３０−１００の速度で
動（。この速度は溶接操作中にホルダー１４の手動操作
で突出に起こる。正常の変化よりも実質上早い。従って
突出し又は延長変化、所定のサイクルのアーク条件中で
の全蓄積エネルギーの制御によってつくり出される現象
は結果的に変化しない。異なる蓄積抵抗加熱が増加の数
の変化よりも実質上ゆっくりと起こる。その理由で、図
８の例では、熱Ｂ１、Ｈ２に等しく、Ｈ３に等しく１．
Ｈ４に等しく、Ｈ５に等しい。

従って溶融する前にインクレメントｌのエネルギーの合
計は、最後の数サイクルにわたったインクレメントｌに
増加的に印加されたにも拘らず、本質上最後の溶接サイ
クルの全抵抗加熱である。

突出し増加変化の数としての抵抗加熱とアノード加熱の
間のこの分布を以下の例で例示する。

実施例 電極径　　　　　　　０．０４５インチ電極速度　　　
　　　　１０１インチ／分突出し　　　　　　　　０．
４８インチ周波数　　　　　　　６２Ｍｇ 増加　　　　　　　　　０．０２６８インチ像準漕加　
　　　　　１７ 標準プラズマ時間　　　　０．０００８９秒プラズマ電
流　　　　　１６０アンペアプラズマブースト電［３３
０アンペア プラズマブ一スト時間　　０．００１４０秒０．１９９
７ ０．３１３８ ０．４３７２ ０．５６９１ ０．７０８８ ０．８５５０ １．００６６ １．０８３９ １．１６３９ １．３３６４ １．５１６４ １．７００４ ７．０７０４ ６．９５６３ ６．８３２９ ６．７０１０ ６．５６１３ ６．４１５１ ６．２６３５ ６．１８６２ ６．１０６２ ５．９３３７ ５．７５３７ ５．５６９７ ７．２７０１ ？、２７０１ ７．２７０１ ７．２７０１ ７．２７０１ ７．２７０１ ７．２７０１ ７．２７０１ ７．２７０１ ７．２７０１ ？、２７０１ ７．２７０１ どのサイクルでも、加熱される増加についてのジュール
での全抵抗加熱は現在のサイクルの全抵抗加熱圧等しい
。

全体のセットポイント、エネルギーＥ−ｒ、溶融すべき
インクレメントに蓄積される抵抗加熱に加えられる各溶
接サイクルについてのジュールでのアノード加熱を制御
することにより、実際のアノード加熱と最後のインクレ
メントの蓄積抵抗加熱の両方を制御する。最後の増加に
ついてのこれらの両熱源は常に制御された全エネルギー
ＥＴに等しく本発明で可能になっている。この考えは図
１０に略伝的に図示されており、１２個の突出しインク
レメントが例示されている。２４のインクレメント延長
では、最後のインクレメント（アーク位置又は底部に達
したインクレメント）がこの特定のインクレメントでは
０．７０８８ジユールの蓄積熱含量を有している。従っ
て基準蓄積エネルギーＥ＆を０．７２７０１に設定する
と遅延装置１９０からパルスＴＰで時刻Ｔ５のカットオ
フ前又は図７で略示したリアルタイムパルス時間制御で
アノード加熱は６．５６１３ジユールである。如何に多
くのインクレメントが突出しに入っていてもこの原則を
ｌ９られる。全エネルギーは抵抗及びアノード加熱に分
割される選ばれたＥＴである。図１０の位置１２で融解
したインクレメントは抵抗加熱によって０．７０８８ジ
ユールの蓄積熱含量な有する。プラズマブースト電流パ
ル４に、７．２ジユールを必要とするこのインクレメン
トを融解するのには不充分なようにきまっている量の熱
が加えられる。然しプラズマブーストパルス１００及び
プラズマ電流パルス１１０中で蓄積された全エネルギー
が金属の温［Ｙ変形領域２１０の温度を介してシフトし
、球の末端に溶融金属か形成される。各溶接ブイタル中
で制御される基準エネルギーＥＲは球を溶融するのに必
要なものより若干高くすべきである。これは操作者によ
り、図３の電圧デバインダー１７２でか又は図５の基準
ポット１７２αで電源のセットポイントを手で変えるこ
とＫよって行なわれる。

これらのセットポイント回路の両方は前述の目的でライ
ン１８２の電圧レベルの制御を可能にする。

要約すると、高周波作動電源を用い、且つサイクルのア
ーク条件時の各溶接サイクルについての全エネルギーヲ
制御することで、溶接操作を変えずに正常条件下で突出
し又は延長を変えることができる。従って先の努力に従
って開発されたスパッターを減らす新規な装置は半自動
溶接にも等しく成功して用いられる。

本発明は瞬間的ワット信号を用いるが、この信号はプラ
ズマブーストパルス１００時にｔ流１０４の制御に用い
て、一定ワット操作を得ることができ、これが高エネル
ギープラズマブースト電流パルス時の定電圧又は定電流
制御かの欠点を克服する。ピンチ制御Ｃ１、プラズマブ
ースト制御Ｃ２，１５Ｘ−ｖ制御Ｃ３２レベルか準−低
レベルのパックグランド電ｔｌＬｃ４及び電流制御Ｃ６
のために図１に示したさまざまの個々の電流制御回路、
は先行技術装置では短絡アーク溶接用の電流の制御用に
使われた。本発明はスイッチＳＦ２によるプラズマブー
ストパルスの制御時の電流制御用のスイッチＳＷ５で示
されるワット制御回路を加えている。このワット制御の
考え方は本発明の態様によるものである。

本発明の好ましい態様は図３に示されており、その改変
が図７に略伝されている。両場合とも溶接サイクルの各
アーク条件時の突出しインクレメントの７ノード加熱及
び全抵抗加熱のための両有効電流から生じる全エネルギ
ーは一定である。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の好ましい態様を示す合併ブロック図及び
配線回路である。 因」は本発明の好ましい態様を用いる一連の操作グラフ
を示す。 図２の機能は次の方法で制御される。 である。 −へ　　ｃＱ　　　啼 ４ｊ 図３は単一溶融サイクル時に溶融ワイヤに向けられるエ
ネルギー童を制御する蓄積エネルギー信号をつ（り出し
、又ワット信号をつくり出すための本発明の好ましい態
様を示す配線図である。 図４は図３の出口での代表的なタイミングパルスである
。 図５は図３に示した配線図の一部分の簡略図であって、
試料及び保持の特徴を示している。 図６は図５に示した回路の操作特性を示すグラフである
。 図７は本発明の好ましい態様に従ってつくり出されたワ
ット出力の二元用途を示すブロック図である。 図８は本発明の増加フォーマットでの操作特性を説明す
るのく用いるあるラベルを持つ側面図である。 図９は短絡準備用の溶接ワイヤの末端の増加を示す部分
図である。 図１０は本発明を示すのに用いる操作特性を示すグラフ
図面の浄書（内容に変更なし） ザ　リンカーン カンパニー エレクトリック

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、単一のＤ．Ｃ．電源のための手段及びワイヤー供給
   手段を含みその単一のＤ．Ｃ．電源のための手段は異な
   つたレベルの溶接電流を、ホールダーから種々の距離で
   延びている溶接ワイヤーを通しそして工作物上の溶融し
   た金属プールの所の該ワイヤーと該工作物との間に通さ
   せるためのものであり、そして該電流はアーク電圧に応
   答して流れ、そしてそのワイヤー供給手段は該ホールダ
   ーから該工作物に向けて該ワイヤーを供給するためのも
   のであり、そしてそれにより該溶接ワイヤーは溶接サイ
   クルに連続して従い、該溶接サイクルの各々はアーク条
   件及び短絡条件を含み、そのアーク条件の間は該ワイヤ
   ーは該プールから一定の空間を置いて設置され、該ワイ
   ヤーに適用されるエネルギーは、該ワイヤーの端部の温
   度を溶融温度にまで上昇させるある値をこえさせること
   により該ワイヤーの端部に溶融金属ボールを形成し、そ
   してその短絡条件の間は、該ワイヤーの端部の該溶融金
   属ボールが最初に該溶融金属プールと接触し、次に該ワ
   イヤーから該溶融金属ボールを破断するネツキング作用
   により、該ワイヤーから該工作物へ移動し、その後の溶
   接サイクルのアークをスタートさせる短絡アーク溶接装
   置において、 該アーク条件の開始に際し、電流パルスを作り出す手段
   、そして該電流パルスは、第一の普通の電流レベルまで
   上昇する電流をともなつた第一発生プラズマブースト部
   と、第二の普通の電流レベルをともなつた第二発生プラ
   ズマ部とを持つているものであり、そして溶接サイクル
   の該電流パルスの間該ワイヤに適用されるエネルギーを
   加え合わせるための手段、及びその加え合わされたエネ
   ルギーが該所定値よりも大きな前もつて選定された値に
   達した場合にその溶接サイクルの該電流パルスを停止す
   るための手段及び更に該電流パルスの終了後そして該溶
   接サイクルの次なる短絡条件までに該ワイヤーと該工作
   物との間に低度のレベルのバックグラウンド電流を適用
   する手段の各手段を含むことを特徴とする装置。 ２、該エネルギーを加え合わせる手段が、該アーク電圧
   と該溶接電流の即時の生成物としてワットシグナルを作
   り出すための手段及び少なくとも該電流パルスの間該ワ
   ットシグナルを加え合わせ、該電流パルスが進行するに
   つれ該ワイヤーに適用されたエネルギーのシグナルの指
   標を提供する手段を含んでいることを特徴とする請求項
   １に記載の装置。 ３、該第一の普通の電流レベルを、該パルスの上記第一
   の部分の間普通の一定の値のワットシグナルに保つよう
   に合わせる手段を含むことを特徴とする請求項２に記載
   の装置。 ４、該適合化手段が、該電源をコントロールするための
   パルス幅変調チョッパー回路及び該普通の一定の値から
   の該ワットシグナルの変位に応答して該チョッパー回路
   のパルス幅を変えるための手段を含むことを特徴とする
   請求項３に記載の装置。 ５、該第一の普通の電流レベルを該パルスの該第一の部
   分の間普通の一定値の該ワットシグナルに保つように合
   わせるための手段を含むことを特徴とする請求項１に記
   載の装置。 ６、該適合化手段が該電源をコントロールするためのパ
   ルス幅変調チョッパー回路及び該普通の一定値からの該
   ワットシグナルの変位に応答して該チョッパー回路のパ
   ルス幅を変える手段を含んでいることを特徴とする請求
   項５に記載の装置。 ７、該第一の普通の電流レベルを、該パルスの該第一の
   部分の間一定の電流レベルに保つように合わせるための
   手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。 ８、該適合化手段が、該電源をコントロールするための
   パルス幅変調チョッパー回路及び該一定電流レベルから
   の該第一の普通の電流レベルの変位に応答して該チョッ
   パー回路の該パルス幅を変えるための手段を含んでいる
   ことを特徴とする請求項７に記載の装置。 ９、該第一の普通の電流レベルを該パルスの該第一の部
   分の間一定の電流レベルに保つように合わせるための手
   段を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。 １０、該適合化手段が、該電源をコントロールするため
   のパルス幅変調チョッパー回路及び、該一定の電流レベ
   ルからの該第一の普通の電流レベルの変位に応答して該
   チョッパー回路の該パルス幅を変えるための手段を含ん
   でいることを特徴とする請求項９に記載の装置。 １１、該電流パルスが該第二発生部の後の第三発生部を
   含むものであることを特徴とする請求項２に記載の装置
   。 １２、該電流パルスの該第一発生部が決められた期間を
   有することを特徴とする請求項１１に記載の装置。 １３、該電流パルスの該第二発生部が決められた期間を
   有することを特徴とする請求項１２に記載の装置。 １４、該電流パルスが該第二発生部の後の第三発生部を
   含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。 １５、該電流パルスの該第一発生部が、決められた期間
   を有することを特徴とする請求項１４に記載の装置。 １６、該電流パルスの該第二発生部が、決められた期間
   を有することを特徴とする請求項１５に記載の装置。 １７、該電流パルスの該第一発生部が決められた期間を
   有することを特徴とする請求項　に記載の装置。 １８、該電流パルスの該第一発生部が決められた期間を
   有することを特徴とする請求項１に記載の装置。 １９、該電流パルスの該第一発生部が決められた期間を
   有することを特徴とする請求項３に記載の装置。 ２０、該電流パルスの該第一発生部が決められた期間を
   有することを特徴とする請求項４に記載の装置。 ２１、該電流パルスの該第一発生部が決められた期間を
   有することを特徴とする請求項５に記載の装置。 ２２、該電流パルスの該第一発生部が決められた期間を
   有することを特徴とする請求項７に記載の装置。 ２３、該溶接サイクルの該短絡条件の間該加え合わせる
   手段を阻止するための手段を含むことを特徴とする請求
   項１に記載の装置。 ２４、該溶接サイクルは、反復する普通の決められた振
   動数を有し、該電源は該反復する振動数より実質的に大
   きなパルス振動数で該ワイヤー及び工作物を通して連続
   的にインプット電流パルスを適用するための手段及び該
   溶接サイクルの間該ワイヤーと該工作物の間に電流の流
   れを合わせるためのパルス幅変換手段を含むことを特徴
   とする請求項１に記載の装置。 ２５、該パルス振動数が１０ＫＨｚより大きなものであ
   ることを特徴とする請求項２４に記載の装置。 ２６、該パルス振動数がほぼ２０ＫＨｚであることを特
   徴とする請求項２５に記載の装置。 ２７、該溶接サイクルが反復する普通の決められた振動
   数を有し、該電源が該反復する振動数より実質的に大き
   なパルス振動数で該ワイヤー及び工作物を通して連続的
   にインプット電流パルスを適用するための手段、及び該
   溶接サイクルの間該ワイヤーと該工作物の間に電流の流
   れを合わせるためのパルス幅変調手段を含むことを特徴
   とする請求項２に記載の装置。 ２８、該パルス振動数が１０ＫＨｚより大きいものであ
   ることを特徴とする請求項２７に記載の装置。 ２９、該パルス振動数がほぼ２０ＫＨｚであることを特
   徴とする請求項２８に記載の装置。 ３０、該ワイヤー及び該工作物を通して該インプットパ
   ルスを方向付けするためのスイッチ手段、該スイッチと
   平行な高インピーダンス分岐回路、及び該溶融金属ボー
   ルを破壊して該アークを開始する直前に該短絡条件の間
   該スイッチを開くための手段を含むことを特徴とする請
   求項２４に記載の装置。 ３１、該ワイヤー及び該工作物を通して該インプットパ
   ルスを方向付けするためのスイッチ手段、該スイッチと
   平行な高インピーダンス分岐回路、及び該溶融金属ボー
   ルを破壊し該アークを開始する直前に該短絡条件の間該
   スイッチを開くための手段を含むことを特徴とする請求
   項２７に記載の装置。 ３２、異なつたレベルの溶接電流を、ホールダーから種
   々の距離で延びている溶接ワイヤーを通してそして工作
   物上の溶融金属プールの所の該ワイヤーと該工作物との
   間に通させるための単一のＤ．Ｃ．電源を含み、そして
   該電流はアーク電圧に応答して流れ、それにより該溶接
   ワイヤーは溶接サイクルに連続して従い、該溶接サイク
   ルの各々はアーク条件及び短絡条件を含み、そのアーク
   条件の間は該ワイヤーは該プールから一定の空間を置い
   て設置され、該ワイヤーに適用されるエネルギーは、該
   ワイヤーの端部の温度を溶融温度にまで上昇させるある
   値をこえさせることにより該ワイヤーの端部に溶融金属
   ボールを形成し、そしてその短絡条件の間は、該ワイヤ
   ーの端部の該溶融金属ボールは最初に該溶融金属プール
   と接触し、次に該ワイヤーから該溶融金属ボールを破断
   するネツキング作用により、該ワイヤーから該工作物へ
   移動し、その後の溶接サイクルのアークをスタートさせ
   る短絡アーク溶接装置において、該溶接サイクルの各ア
   ーク条件の選定された開始部の間に前もつて選定された
   エネルギーを該ワイヤーに適用する手段を有し、該前も
   つて選定されたエネルギーは前もつて選定された量だけ
   該所定の値よりも大きいものであることを特徴とする装
   置。 ３３、該アーク条件の該選ばれた部分の間該ワイヤーに
   適用される即時のワットを表わすシグナルを作るための
   手段、及び該積分ワットシグナルを加えるための手段、
   及び該加え合わされた積分ワットシグナルが該前もつて
   選定されたエネルギに達すると該電源をバックグラウン
   ド保持条件に変移させる手段とを含有することを特徴と
   する請求項３２に記載の装置。 ３４、該電源が、パルス幅変調器によつてコントロール
   された電流アウトプットを有するＤ．Ｃ．チョッパー回
   路、該パルス幅変調器を１０ＫＨｚよりも大きな振動数
   で操作するための手段、及び、該加え合わされた積分ワ
   ットシグナルが該前もつて選定されたエネルギーに達す
   ると該パルス幅変調器によつて通過する電流パルスの幅
   を減少せしめることにより、該ワイヤーへの溶接電流を
   減少せしめるための手段を含有することを特徴とする請
   求項３３に記載の装置。 ３５、該ワットシグナルを決められた値に保つための該
   アーク条件の所定の部分の間その溶接電流をコントロー
   ルするための手段を含有することを特徴とする請求項３
   ４に記載の装置。 ３６、該ワットシグナルを決められた値に保つための該
   アーク条件の所定の部分の間その溶接電流をコントロー
   ルするための手段を含有することを特徴とする請求項３
   ３に記載の装置。 ３７、該溶接サイクルの該選定された部分の少なくとも
   一部の間普通の一定ワットレベルを維持するための手厚
   を含有することを特徴とする請求項３２に記載の装置。 ３８、異なつたレベルの溶接電流を、ホールダーから種
   々の距離で延びている溶接ワイヤーを通してそして工作
   物上の溶融金属プールの所の該ワイヤーと該工作物との
   間に通させるための単一のＤ．Ｃ．電源を用いており、
   そして該電流はアーク電圧に応答して流れ、そして該溶
   接ワイヤーは溶接サイクルに連続して従い、該溶接サイ
   クルの各々はアーク条件及び短絡条件を含み、そのアー
   ク条件の間は該ワイヤーは該プールから一定の空間を置
   いて設置され、該ワイヤーに通用されるエネルギーは、
   該ワイヤーの端部の温度を溶融温度にまで上昇させるあ
   る値をこえさせることにより該ワイヤーの端部に溶融金
   属ボールを形成し、そしてその短絡条件の間は、該ワイ
   ヤーの端部の該溶融金属ボールが最初に該溶融金属プー
   ルと接触し、次に該ワイヤーから該溶融金属ボールを破
   断するネツキング作用により、該ワイヤーから該工作物
   へ移動し、その後の溶接サイクルのアークをスタートさ
   せる短絡アーク溶接方法において、ａ）該アーク条件の
   開始に際し、電流パルスを作り出し、そして該電流パル
   スは、第一の普通の電流レベルまで上昇する電流をとも
   なつた第一発生プラズマブースト部と、第二の普通の電
   流レベルをともなつた第二発生プラズマ部とを持つてい
   るものであり、そして ｂ）溶接サイクルの該電流パルスの間該ワイヤーに適用
   されるエネルギーを加え合わせ、そして ｃ）その加え合わされたエネルギーが該所定値よりも大
   きな前もつて選定された値に達した場合にその溶接サイ
   クルの該電流パルスを停止し、そして ｄ）該溶接サイクルの次なる短絡条件まで該ワイヤーと
   該工作物との間に低度のレベルのバックグラウンド電流
   を適用する工程からなることを特徴とする方法。 ３９、該エネルギーを加え合わせる工程が、ｅ）該アー
   ク電圧と該溶接電流の即時の生成物としてワットシグナ
   ルを作り出し、そして ｆ）少なくとも該電流パルスの間該ワットシグナルを加
   え合わせ、該電流パルスが進行するにつれ該ワイヤーに
   適用されたエネルギーのシグナルの指標を提供する更な
   る工程を含むことを特徴とする請求項３８に記載の方法
   。 ４０、ｇ）該第一の普通の電流レベルを、該パルスの上
   記第一の部分の間普通の一定の値のワットシグナルに保
   つように合わせる更なる工程を含むことを特徴とする請
   求項３９に記載の方法。 ４１、該適合化工程が、 ｈ）該電源をコントロールするためのパルス幅変調チョ
   ッパー回路を提供し、そして ｉ）該普通の一定の値からの該ワットシグナルの変位に
   応答して該チョッパー回路のパルス幅を変える更なる工
   程を含むことを特徴とする請求項４０に記載の方法。 ４２、異なつたレベルの溶接電流を、ホールダーから種
   々の距離で延びている溶接ワイヤーを通してそして工作
   物上の溶融金属プールの所の該ワイヤーと該工作物との
   間に通させるための単一のＤ．Ｃ．電源を含み、そして
   該電流はアーク電圧に応答して流れ、それにより該溶接
   ワイヤーは溶接サイクルに連続して従い、該溶接サイク
   ルの各々はアーク条件及び短絡条件を含み、そのアーク
   条件の間は、該ワイヤーは該プールから一定の空間を置
   いて設置され、該ワイヤーに適用されるエネルギーは、
   該ワイヤーの端部の温度を溶融温度にまで上昇させるあ
   る値をこえさせることにより該ワイヤーの端部に溶融金
   属ボールを形成し、そしてその短絡条件の間は、該ワイ
   ヤーの端部の該溶融金属ボールが最初に該溶融金属プー
   ルと接触し、次に該ワイヤーから該溶融金属ボールを破
   断するネツキング作用により、該ワイヤーから該工作物
   へ移動し、その後の溶接サイクルのアークをスタートさ
   せる短絡アーク溶接装置において該溶接サイクルのアー
   ク条件のはじめにプラズマブースト電流パルスを作り出
   すための手段及び該プラズマブースト電流パルスの間該
   溶接電流をコントロールし、該プラズマブースト電流パ
   ルスの間一定のワット値を与えるための手段を含むこと
   を特徴とする装置。 ４３、該溶接電流コントロール手段が、該プラズマブー
   スト電流パルスの間該ワイヤー及び工作物を通して数個
   の電流のパルスを方向付けするためのパルス幅変調器Ｄ
   ．Ｃ．チョッパー手段であることを特徴とする請求項４
   ２に記載の装置。 ４４、該電流コントロール手段が該プラズマブースト電
   流パルスの間該溶接電流をコントロールし、プラズマの
   傘状アークを与えるための手段を含むことを特徴とする
   請求項４３に記載の装置。 ４５、該電流コントロール手段が該プラズマブースト電
   流パルスの間該溶接電流をコントロールして、プラズマ
   の傘状アークを与えるための手段を含むことを特徴とす
   る請求項４２に記載の装置。