JPH03204177A

JPH03204177A - アーク溶接機

Info

Publication number: JPH03204177A
Application number: JP34079389A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kawai; 直樹河合; Kenji Nakamura; 憲司中村; Torafumi Takemoto; 竹元　虎文
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1991-09-05
Anticipated expiration: 2011-09-11
Also published as: JP2534374B2

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用ワイヤを自動送給し、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
う短絡移行型のアーク溶接機に関するものである。

従来の技術従来の短絡移行型のアーク溶接機の一例を第９図に示す
。４２はアーク溶接機入力端子、４３は主変圧器、４４
は整流器、４５はリアクトル、４６はアーク溶接機出力
端子、４７は母材、４８はワイヤ、４９は通電用コンタ
クトチップである。この構成例による溶接出力波形およ
びワイヤ先端部の時間的推移を第１０図に示す。

第１Ｏ図のように溶接電流（Ｉ、）の波形が、ワイヤ短
絡時およびアーク発生時に曲線を示すのは主変圧器４３
の略定電圧特性とりアクドル４５の過渡特性によるもの
である。すなわちワイヤ短絡期間中にリアクトル４５に
蓄えられた電磁エネルギーがアーク発生後放電されると
共に主変圧器４３からもエネルギーが供給されるのでア
ーク発生中の溶接電流波形は第１０図に示すように、一
定の減少率を持つ曲線となり、この減少率を変化させる
ためにはりアクドル４５の大きさを変化させて対処して
いた。

発明が解決しようとする課題しかし、上記のような第９図に示すアーク溶接機の場合
、アーク時間がその前の短絡時間の大小によって影響さ
れるという問題点がある。

第１０図の最初は比較的短時間（１，１）でワイヤ短絡
が解除され、溶接電流（１，ｔ）でアーク再生した場合
を示す。これに続く次のアーク期間（Ｌ、ｌ）は溶接電
流の比較的小なる電流値（＋ａ＋）から開始するので、
アーク熱によるワイヤ溶融はあまり促進されず、比較的
短いアーク期間（ｔ、１）後に次のワイヤ短絡を迎える
。

次の短絡期間（ｔｓｚｌは比較的長い時間（ｔｓ□）を
要してアーク再生した場合である。この時、短絡電流は
時間経過と共に増加して大きい電流値（＋、ｚ）で短絡
解除する。従って、これに続く次のアーク期間（ｔ−ｚ
）は大きい電流値（１，２）から始まるアーク熱でワイ
ヤが加熱される結果、ワイヤの溶融が促進され、次のワ
イヤ短絡に至るまでに長いアーク期間（１，＊）を要す
る。

このようにワイヤ短絡期間にばらつきを生じるのはワイ
ヤ送給の均一性が保たれないことが主な原因であるが、
ワイヤ先端の送給速度を一定に保つことは溶接現場では
きわめて困難なことであり、この結果溶接の均一性を損
ない、ピード外観等の溶接結果の品質を損なうという問
題点がみられた。

本発明の目的は上記問題点を解消し、ワイヤ短絡後のア
ーク再生時の電流を略一定値として溶接の規則性、均一
性が保持され、又、スタッピングの防止もできるアーク
溶接機を提供しようとするものでる。

課題を解法するための手段本発明は上記目的達成のため、第１の発明では、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、溶接電流値を
検出し、制御回路で扱える信号レベルに増幅する電流値
信号を出力する電流値検出部と、消耗電極である溶接用
ワイヤが被溶接物である母材に接触して短絡している場
合と非接触でアーク発生している場合とで状態を変える
アーク・短絡判定信号を出力するアーク・短絡判定部と
、前記電流値信号を入力とし、溶接電流値が所定の第１
電流値よりも大なる場合と前記所定の第１電流値以下の
場合とで状態を変える第１電流値比較信号を出力する第
１電流比較部と、前記アーク・短絡判定信号と前記第１
電流値比較信号とを入力とし、ワイヤが母材に接触して
いる時で溶接電流が前記所定の第１電流値以下の場合は
第１電流勾配設定部からの第１電流勾配信号を選択し、
ワイヤが母材に接触している時で溶接電流が前記所定の
第１電流値よりも大なる場合は第２電流勾配設定部から
の第２電流勾配信号を選択して出力制御部に出力する選
択部とを備えたアーク溶接機とした。

又、第２の発明では、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、溶接電流値を検出し、制御回路で扱える
信号レベルに増幅する電流値信号を出力する電流値検出
部と、消耗電極である溶接用ワイヤが被溶接物である母
材に接触して短絡している場合と非接触でアーク発生し
ている場合とで状態を変えるアーク・短絡判定信号を出
力するアーク・短絡判定部と、前記電流値信号を入力と
し、溶接電流値が所定の第１電流値よりも大なる場合と
前記所定の第１電流値以下の場合とで状態を変える第１
電流値比較信号を出力する第１電流比較部と、０１ｊ記
アーク・短絡判定信号と前記第１電流値比較信号とを入
力とし、ワイヤが母材に接触している時で溶接電流が所
定の第２電流値よりも大なる場合と、前記所定の第２電
流値以下の場合とで状態を変える第２電流値比較信号を
出力する第２電流比較部からの前記第２電流値比較信号
を入力とし、溶接電流が前記所定の第２電流値を越えた
時に第３電流勾配設定部からの第３電流勾配信号を選択
して出力制御部に出力する選択部とを備えたアーク溶接
機とした。

作用本発明の第１発明である所定の第１電流値（１，）のみ
を設けた場合の溶接電圧と電流の作用を第２図に示した
波形図により説明する。時刻（ｔｏ）にてアーク発生か
らワイヤ短絡に転じたとする。この時から溶接電流は所
定の第１電流勾配信号による電流増加率（＋ｓ＋）によ
って短絡電流が電流制御されながら増加する。この結果
、所定の第１　電ｊｊｒＩ値（＋＋１よりも低い電流値
（１□）で時刻（ｔ＋ｌでワイヤ短絡が解除され、アー
ク再生した場合である。時刻（し、）後、自動低速送給
されるワイヤＩＯが時刻（シ２）において再び母材９に
短絡する。再び所定の第１電流勾配信号による電流増加
率（＋、、）によって短絡電流が電流制御されながら増
加する。しかしこのワイヤ短絡は所定の第１電流値（１
，）に達してもワイヤ短絡が解除されないので第１電流
比較部の働きにより時刻（ｔ、）から所定の第２電流勾
配信号が選択部で選択され電流増加率（＋、□）に変化
し、時刻（ｔ４）においてワイヤ短絡解除され、電流（
■。２）でアーク再生する。このように時刻（ｔ、）か
ら（Ｌ４）までの間、電流増加率（＋ｓ＋）よりも低い
電流増加率（１，、）でもワイヤ短絡解除されるのは時
刻（ｔ２）から（ｔ３）の間で十分な溶滴離脱のための
ピンチ力が供給され、ワイヤ先端の溶融塊が機械的な慣
性で離脱するためである。すなわち、ワイヤ短絡発生の
初期に十分なピンチ力のエネルギーを与えればそれ以上
の溶接電流値とする必要はなく、従来例のようにワイヤ
短絡が解除するまで所定の電流増加率で溶接出力を続け
るとアーク再生時の電流値のばらつきを発生させ、均一
で規則的な溶滴移行に障害となる。従って、第２図の所
定の第１電流値（Ｉ、）をワイヤ送給速度やワイヤ材質
、ワイヤ径毎に適当な値に設定することによりワイヤ短
絡の解除するアーク再生時電流は前記第１電流値（１１
）の近くの値に集中させることができ、均一、規則的な
溶接を維持できる。

第２の発明では、ワイヤ送給速度の急変や、チップ・母
材間距離が溶接作業者の手振れや母材形状の変化により
急変し、ワイヤ短絡が前記第２電流勾配（■ｓｚ）では
解除されず、ワイヤ突っかかりゃスタッピングを発生さ
せ、溶接欠陥を発生させる危険があるのを防止したもの
である。

第３図に示すように時刻（ｔ４）までは第２図の時刻（
ｔ４）までの作用と同様であるが、時刻（ｔｓ）でワイ
ヤ短絡開始した短絡期間は時刻（ｔ６）で所定の第１電
流値（ｔｓ）に達し、第１電流勾配信号から第２電流勾
配信号に切換った後、所定の第２電流値（Ｉ２）に達し
てもワイヤ短絡が解除されない。この時、第２電流比較
部と選択部の働きにより時刻（ｔ、）から第３電流勾配
信号が選択され、電流増加率（１３３１で短絡電流が増
加し、再び強力なピンチ力が供給される結果、時刻（ｔ
８）において短絡解除しアーク再生する。この時のアー
ク再生電流（■、３）は第２図の（＋、＋）や（１，２
）よりも高い値となり、溶接の規則性・均一性を損なう
原因になる恐れがあるが、しかしスタッピング等の溶接
欠陥を発生することが阻止できる。

実施例以下、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、１はアーク溶接機の入力端子、２は整
流器部、３はコンデンサ、４は溶接出力制御素子として
のフルブリッジ構成されたインバータ回路、５は主変圧
器、６は二次側の整流器、７はリアクトル、８はアーク
溶接機の出力端子、９は被溶接物である母材、ＩＯは溶
接用ワイヤ、１１は通電用コンタクトチップであり、溶
接用ワイヤｌＯを自動送給し、ワイヤの母材９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、１２は分流器、
１３は電流値検出部、１４はアーク・短絡判定部、１５
は第１電流比較部、１６は所定の第１電流値を設定する
設定器、１７は第１電流勾配設定部、１８は第２電流勾
配設定部、１９は選択部、２０は出力制御部である。又
、図中１．。は電流値信号、ＶＡｌｌはアーク・短絡判
定信号、■、は第１電流値比較信号、Ｌ＋は第１電流勾
配信号、ＶＳ２は第２電流勾配信号である。

第４図は本発明の要部の詳細な実施例を示すもので、１
５〜１９はそれぞれ上記の構成と同一である。

２１は比較器、２２．２３は抵抗、２４はコンデンサ、
２５および２６は切換器で、各々Ｃ端子入力がＨレベル
の場合はＡ端子入力の信号のみをＣＭ端子に出力し、Ｃ
端子入力がＬレベルの場合はＢ端子入力の信号のみをＣ
Ｍ端子に出力する素子である。

第１図および第４図の動作を第５図のタイミングチャー
トによって説明する。時刻（ｔｏ）でアーク発生からワ
イヤ短絡の状態に転じるとアーク・短絡判定部１４の働
きによりアーク・短絡判定信号（ＶＡｓ）はＨレベルか
らＬレベルに変化する。そして溶接電流（■、）が所定
の第１電流値（Ｉ□）以下であるので時刻（ｔｌ）まで
の間、第１電流値比較信号（Ｖ目）はＬレベルのままで
ある。この結果、切換器２６は第１電流勾配信号（ｖｓ
Ｉ）を選択してＣＭ端子に出力し、切換器２５も第１電
流勾配信号（ｖｓＩ）を選択するのでコンデンサ２４は
抵抗２２の値で決まる時定数で充電され、このコンデン
サ２４の充電電圧波形（ＶＯ）が出力制御部２０に入力
される。出力制御部２０はワイヤ短絡中にのみｖ０信号
により溶接出力を電流制御するように設計されているの
で溶接電流はコンデンサ２４と抵抗２２とで決まる充電
電圧波形軌跡に沿って電流制御される。時刻（１＋）後
のアーク発生中は溶接出力は第４図の回路部には関係な
く、電流値信号（＋、。）とアーク・短絡判定信号（Ｖ
□）とを入力の一つとする出力制御部２０で別途制御さ
れる。この間、第４図の切換器２５は電流値信号（＋、
。）を選択するのでコンデンサ２４に蓄積されていた電
荷はＵ、Ｏ）の信号レベルまで放電され、次のワイヤ短
絡開始の時刻（ｔ３）となる。

時刻（Ｌ２）から（し、）までの動作は時刻（七〇）か
ら（し＋）までの動作と同様でコンデンサ２４は抵抗２
２により充電されるが、溶接電流が所定の第１電流値（
＋＋）に達した時刻（ｔ３）からは比較器２１の出力で
ある第１電流値比較信号（Ｖｔ＋）がＬレベルからＨレ
ベルに転じる。この結果、切換器２６は第２電流勾配信
号（ＶＳＺ）を選択するので時刻（ｔ、）以降は抵抗（
ＲＩＢ）によりコンデンサ２４が充電される。抵抗２３
は抵抗ｚ２よりも大なる値としているため時刻（Ｌｍ）
からのコンデンサ２４の充電速度は遅くなり、この充電
電圧波形（ｖｏ）が出力制御部２０に出力されるので出
力制御部の働きにより時刻（ｔ、）以降は時刻（Ｌ、）
以前よりも小なる溶接電流の増加率となるよう電流制御
される。

第２電流勾配の値は前記第１電流勾配の値よりも小で、
且つ七〇でない又、所定の第１電流値はワイヤ送給量、ワイヤ材質、ワ
イヤ径により決定される。

なお、第１図の電流値検出部１３の実施例を第６図に示
す。第６図において、２７は増幅器、２８〜３０は抵抗
である。第６図のような構成例とすることにより、分流
器１２に発生する溶接電流（１，）に対応した微小電圧
信号を制御回路で扱える信号のレベルまで増幅すること
ができる。

第１図のアーク・短絡判定部１４の実施例を第７図に示
す。第７図において３１は比較器、３２〜３５は抵抗で
ある。アーク溶接機の出力端子８間の電圧を抵抗３２．
３３とで分割し、制御回路の電源（ＶＯＯ）を抵抗３４
．３５とで分割した所定の値と比較することにより、現
在ワイヤ短絡中か非接触でアーク発生中かを判断するこ
とができる。

本発明の第２発明を実現するためには第８図のように第
４図の回路に第２電流比較部３６、所定の第２電流値を
設定する設定器３７、第３電流勾配設定部３８および選
択部＋９内に切換器３９を追加すればよい。４０は比較
器、旧は抵抗を示す。この場合所定の第２電流値（１２
）に達してもワイヤ短絡が解除されないと、第２電流比
較部と選択部との働きにより第３電流勾配信号が選択さ
れ、短絡電流が増加し強力なピンチ力が供給されて短絡
解除されアーク再生する。又、選択部ではワイヤ短絡の
開始から時計数開始し、所定の時刻まで時計数している
時とそれ以外の時とで状態を変えるタイマ信号を出力す
るタイマ回路部からのタイマ信号を入力とし、前記タイ
マ信号が所定の時刻を越えた場合、第３電流勾配設定部
からの第３電流勾配信号を選択して出力制御部に出力す
るようにしてもよい。

発明の効果本発明の構成をとることによりワイヤ短絡後のアーク再
生時の電流を第１電流勾配信号および第２電流勾配信号
により略一定値に保つことができるので、溶接の規則性
・均一性が保持され、不要な短絡電流の増加を防止でき
、スパッタ発生の防止も図れる。さらに第２発明ではチ
ップと母材間距離の急変その他によってワイヤ短絡が第
２電流勾配信号で解除されない場合にも対応してスタッ
ピング防止を図ることができる等その効果は太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明アーク溶接機の一実施例として示した回
路図、第２図は本発明の第１発明の作用説明図、第３図
は本発明の第２発明の作用説明図、第４図は本発明の要
部を示す回路図、第５図は本発明の各部の波形図、第６
図は電流値検出部の回路図、第７図はアーク・短絡判定
部の回路図、第８図は第２発明の実施例を示す回路図、
第９図は従来例を示す回路図、第１０図は従来例の各部
波形図である。９・・・母材　　１０・・・溶接用ワイヤ３・・・電流
値検出部４・・・アーク・短絡判定部５．３６・・・電流比較部６．３７・・・設定器７．１８．３８・・・電流勾配設定部９・・・選択部　　２０・・・出力制御部第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（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、
溶接電流値を検出し、制御回路で扱える信号レベルに増
幅する電流値信号を出力する電流値検出部と、消耗電極である溶接用ワイヤが被溶接物である母材に接
触して短絡している場合と非接触でアーク発生している
場合とで状態を変えるアーク・短絡判定信号を出力する
アーク・短絡判定部と、前記電流値信号を入力とし、溶
接電流値が所定の第１電流値よりも大なる場合と前記所
定の第１電流値以下の場合とで状態を変える第１電流値
比較信号を出力する第１電流比較部と、前記アーク・短絡判定信号と前記第１電流値比較信号と
を入力とし、ワイヤが母材に接触している時で溶接電流
が前記所定の第１電流値以下の場合は第１電流勾配設定
部からの第１電流勾配信号を選択し、ワイヤが母材に接
触している時で溶接電流が前記所定の第１電流値よりも
大なる場合は第２電流勾配設定部からの第２電流勾配信
号を選択して出力制御部に出力する選択部と、を備えたことを特徴とするアーク溶接機。
（２）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、
溶接電流値を検出し、制御回路で扱える信号レベルに増
幅する電流値信号を出力する電流値検出部と、消耗電極である溶接用ワイヤが被溶接物である母材に接
触して短絡している場合と非接触でアーク発生している
場合とで状態を変えるアーク・短絡判定信号を出力する
アーク・短絡判定部と、前記電流値信号を入力とし、溶
接電流値が所定の第１電流値よりも大なる場合と前記所
定の第１電流値以下の場合とで状態を変える第１電流値
比較信号を出力する第１電流比較部と、前記アーク・短絡判定信号と前記第１電流値比較信号と
を入力とし、ワイヤが母材に接触している時で溶接電流
が所定の第２電流値よりも大なる場合と、前記所定の第
２電流値以下の場合とで状態を変える第２電流値比較信
号を出力する第２電流比較部からの前記第２電流値比較
信号を入力とし、溶接電流が前記所定の第２電流値を越
えた時に第３電流勾配設定部からの第３電流勾配信号を
選択して出力制御部に出力する選択部と、を備えたことを特徴とするアーク溶接機。