JPH03204175A - 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 本発明は溶接開始時のアーク発生（アークスタート）を
円滑に行なうことのできるアーク溶接機に関するもので
ある。

従来の技術 従来のアーク溶接機におけるアークスタート時の制御に
関しては、溶接起動と共に消耗電極である溶接用ワイヤ
を溶接中よりも遅い速度で送給し、ワイヤが被溶接物で
ある母材に接触して溶接電流が流れると定常溶接時のワ
イヤ送給速度に切換えるワイヤスローダウン方式や、溶
接起動と共にアーク溶接機の出力電圧を定常溶接中より
も高く出力し、溶接電流が流れると定常溶接時の出力電
圧に切換えるホットスタート方式が採用されてきた。

ワイヤスローダウン方式では、ワイヤが母材に接触した
時のワイヤ先端の初期溶融量を少なくすることに、より
円滑なアークスタートを実現しようとするものであり、
又、ホットスタート方式はワイヤが母材に接触した時に
接触部に供給されるエネルギーを短時間に十分に供給し
てワイヤ先端を急速に加熱溶融させることにより、円滑
なアークスタートを得るものである。

発明が解決しようとする課題 しかし、従来のホットスタート方式ではアークスタート
時に電流を供給する経路と定常溶接時に電流を供給する
経路とが同一のものが多く、定常溶接時の溶接電流の増
加率とアークスタート時の電流の増加率をそれぞれ適正
な値に設定することは困難であった。たとえば短絡移行
型のアーク溶接では定常溶接時の短絡電流の増加率は約
１００Ａ　／　ｍ　ｓ以内が適当であるのに対し、アー
クスタート時の短絡電流の増加率は１００ＯＡ／ｍｓ以
上を必要とする。このために溶接機内の同一リアクトル
に対し、アークスタート時の電圧は定常溶接時の１０倍
以上にもしなければ円滑なアークスタート性能が得られ
なかった。

ワイヤ先端の温度が十分に冷却された場合では前述のよ
うに１００ＯＡ／ｍｓ以上の溶接電流増加率が必要なの
に対して、前回の溶接が終了してワイヤ先端がまだ赤熱
状態である時に次のアークスタートを行なう場合は前述
の定常溶接時の１００　Ａ　／　ｍ　ｓの電流増加率で
も十分に円滑にアークスタートし、このような場合に１
００ＯＡ／ｍｓもの増加率の電流を供給すると大きな破
裂音と共に巨大スパッタを発生し、却ってアークスター
ト性能を損なう等の問題点がある。

本発明の目的は上記従来の問題点を解消し、定常溶接時
の溶接性能を損なうことなく、アークスタート時に十分
な電流を供給することができ、前回の溶接終了から短時
間で溶接再起動する場合にも安定した溶接電流を提供す
ることのできるアーク溶接機を提供しようとするもので
ある。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的達成のため、溶接用ワイヤと母材とに
電力を供給してアーク発生と短絡とを繰返して溶接する
アーク溶接機において、＋側出力端子にダイオードのア
ノードとサイリスタのカソードとを接続し、このサイリ
スタはゲート制御部により溶接起動に際しゲート信号を
与え溶接電流を検出後の所定の第１遅れ時間後にゲート
信号がオフするよう制御され、前記ダイオードのカソー
ドには第１抵抗と前記サイリスタのアノードおよびコン
デンサの子端子を接続し、このコンデンサの一端子はア
ーク溶接機の一側出力端子に接続すると共に、コンデン
サと並列に、第２抵抗とスイッチ素子とを直列接続した
ものを接続したアーク溶接機とした。

作用 本発明は溶接出力電圧が印加されている間は、この出力
電圧によりダイオードを介してコンデンサを充電し、溶
接開始の溶接起動から溶接用ワイヤが母材に接触し、溶
接電流が流れ始めるまでの間、サイリスタにゲート信号
を与え、コンデンサに充電されていた電荷をワイヤに放
電することにより、十分な増加率をもつ溶接電流を供給
し、円滑なアークスタート性能をもつようになった。

又、コンデンサに充電されたままの電荷は次回の溶接起
動時のアークスタート時に溶接電流として利用されると
共に、アーク溶接機の使用が終了し、アーク溶接機の主
電源をＯＦＦにした場合はスイッチ素子によって第２抵
抗を介して放電される作用も行なう。

実施例 本発明の実施例であるアーク溶接機を図面に基づいて説
明する。

第１図において、ｌはアーク溶接機の入力端子、２ａ、
２ｂはアーク溶接機の主電源の開閉スイッチ素子で、ス
イッチ素子２ｂはスイッチ素子２ａと開閉に関し逆動作
を行なう。３は主変圧器、４は整流器、５は溶接出力制
御素子、６は回生用ダイオード、７はリアクトル、８ａ
はアーク溶接機の＋側出力端子、８ｂはアーク溶接機の
側出力端子、９は被溶接物である母材、ｌＯは消耗電極
である溶接用ワイヤ、＋１は通電用コンタクトチップで
ある。溶接用ワイヤは自動送給され、ワイヤの母材への
接触短絡と非接触でアーク発生とを繰返して溶接を行な
う。このアーク溶接機の制御回路において、Ｉ２は分流
器、１３は溶接電流検出部で、溶接電流が流れている場
合と流れていない場合とで状態を変える電流検出信号（
ｖａｎ）を出力する。１４は溶接起動スイッチで、ＶＴ
Ｓは溶接起動信号、１５は主制御部、１６はゲート制御
部、Ｉ７はサイリスタ、１８はダイオード、１９は第１
抵抗、２０はコンデンサ、２１は第２抵抗である。前記
サイリスタ１７とダイオード１８は＋側出力端子８ａに
接続され、サイリスタ１７のゲート信号はゲート制御部
１６で制御される。ダイオード１８のカソードには第１
抵抗１９の一端を接続し、他端はサイリスタ！７のアノ
ードとコンデンサ２０の子端子に接続されている。コン
デンサ２０の一端子はアーク溶接機の一側出力端子に接
続すると共にこのコンデンサ２０と並列に第２抵抗２１
とスイッチ素子２ｂとを直列にして接続している。

第１図の動作を第２図のタイミング説明図を用いて説明
する。第２図の時刻（ｔｏ）でアーク溶接機の主電源が
投入され、接点２ａは閉路状態に、接点２ｂは開路状態
となる。そして時刻（Ｌｌ）で溶接起動スイッチ１４が
投入され、ワイヤ送給開始（図示していない）と共に主
制御部１５の働きにより溶接出力制御素子５が導通状態
となる。この結果。

アーク溶接機の出力端子８ａと８ｂ間に無負荷電圧が出
力され、この電圧はダイオード１８、第１抵抗１９を介
してコンデンサ２０を充電する結果、コンデンサ２０の
両端電圧（ｖｃｌは上昇する。同時にゲート制御部１５
によりサイリスタ１７にＯＮを指令するゲート信号ｔｖ
、ｇ）が与えられる。この状態でワイヤＩＯが時刻（ｔ
３）で母材９に接触するので、コンデンサ２０に充電さ
れていた電荷はサイリスタ１７→＋側出力端子８ａ→通
電用コンタクトチップ１１→ワイヤ■→母材９→−出力
端子８ｂと流れ、ワイヤ先端を急速加熱溶融して円滑に
溶接アーク発生を行なう。

第２図のＩａの斜線部（Ａ）がこのコンデンサ２０の放
電電流を示す。コンデンサ２０の放電が完了し、溶接電
流検出部１３からの電流検出信号（ＶＣゎ）が溶接電流
有の状態を示すＨレベルとなる第１の遅れ時間後の時刻
（ｔ、）でゲート信号（ＶＧＸ）はＯＦＦし、この後時
刻（ｔ４）まで定常溶接が行なわれる。この時刻（ｔ、
）以降はサイリスタ２０がＯＦＦするので定常溶接時の
溶接電圧にてコンデンサ２０は再充電される。この第１
回目の溶接は時刻（シ、）で起動信号＋Ｖ、Ｓ）がＯＦ
Ｆされる結果、終了する。

電流検出信号（ｖｃｏｌも時刻（ｔ４）から所定の第２
遅れ時間（ｔｃｏ２）の後の時刻（ｔ６）にて溶接電流
熱のＬレベルに戻る。

第２回目の溶接は時刻（シ、）で起動信号（ｖ、ｓ）に
より開始される。この第２回目の溶接は時刻（し、）で
終了し、この間の各信号の動作は第１回目の溶接の時と
同様であるが、コンデンサ２０の両端電圧（ＶＣ）は第
１回目の溶接中で再充電され、電荷を貯えたまま第２回
目の溶接開始をするのが第１回目の溶接時と異なるとこ
ろである。

第３回目の溶接は時刻（ｔｏｏ）から開始する。この時
刻（ｔｏｏ）は第２回目の溶接終了時刻（ｔｇ）から短
時間の経過の内に開始され、時刻（ｔｇ）から所定の第
２遅れ時間（ｔｃｏＪが完了しない間に起動信号（ＶＴ
ＳｌがＯＮＬ、、アークスタートに至った場合を示す。

この場合、ゲート制御部１６の働きにより時刻（ｔｏｏ
）からゲート信号（ＶＧＫ）がＯＮせず、従ってワイヤ
！０が母材９に接触した時刻（ｔ＋＋ｌ　でコンデンサ
２０の電荷は放電されない。これは前述の短時間サイク
ルでワイヤ先端が赤熱状態のまま溶接を再開始した場合
、コンデンサ放電を実行せず強力なワイヤ燃え上がりや
破裂音、スパッタを発生させないためである。

第３回目の溶接も時刻（１＋□）で終了し、時刻（ｔａ
４）でアーク溶接機の主電源がＯＦＦされ、スイッチ素
子２ａは開路状態に、スイッチ素子２ｂは閉路状態とな
る。この結果、コンデンサ２０に残留していた電荷は第
２抵抗２１からスイッチ素子２ｂを経由して時刻（ｔｕ
ｇ）で完全に放電される。

なお、第２図のような動作をするゲート制御部１６の一
例は第３図に示す通りである。第３図において、２２は
論理反転素子、２３は論理積素子である。また第２図の
第１の遅れ時間（ｔｅａｌ）および第２の遅れ時間（ｔ
ｃｏｉ）を有する電流検出信号（ＶＣＯ）を出力する溶
接電流検出回路１３も容易に実現できる。

発明の効果 上記のように本発明の構成により、定常溶接時の溶接性
能を損なうことなく電流増加率の大きいアークスタート
電流を供給でき、円滑なアーク発生性能を実現できると
ともに、前回の溶接終了から短時間で溶接再起動した場
合は急激なアークスタート電流の供給を中断してスパッ
タ発生や破裂音、ワイヤ燃え上がり等も防止でき、均一
で安定したアーク溶接機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は各部
の動作を示す説明図、第３図はゲート制御部の実施例を
示す回路図である。 ２ａ、２ｂ・・・スイッチ素子 ８ａ、８ｂ・・・出力端子　　９・・・母材ＩＯ・・・
溶接用ワイヤ　　１６・・・ゲート制御部１７・・・サ
イリスタ　　１８・・・ダイオード＋９・・・第１抵抗
　　２０・・・コンデンサ２１・・・第２抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶接用ワイヤと母材とに電力を供給してアーク発
   生と短絡とを繰返して溶接するアーク溶接機において、
   ＋側出力端子にダイオードのアノードとサイリスタのカ
   ソードとを接続し、このサイリスタはゲート制御部によ
   り溶接起動に際しゲート信号を与え溶接電流を検出後の
   所定の第１遅れ時間後にゲート信号がオフするよう制御
   され、前記ダイオードのカソードには第１抵抗と前記サ
   イリスタのアノードおよびコンデンサの＋端子を接続し
   、このコンデンサの−端子はアーク溶接機の−側出力端
   子に接続すると共に、コンデンサと並列に、第２抵抗と
   スイッチ素子とを直列接続したものを接続したことを特
   徴とするアーク溶接機。
2. （２）サイリスタのゲート制御部として、前回の溶接電
   流を検出して溶接停止した後の所定の第２遅れ時間内に
   は優先してサイリスタをオフ状態とすることを特徴とす
   る請求項１記載のアーク溶接機。