JPH0363459B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、消耗電極ワイヤーを一旦被溶接物に
接触させた後に両者を引離すことによつてアーク
を発生させる溶接方法の改良に関するものであ
る。

従来技術 従来から消耗電極ワイヤを用いる自動アーク溶
接のアーク起動方法としては、高周波の高電圧を
印加する方法やアークスタート時に一時的に大電
流を供給する方法が考えられているが、前者の場
合には機器の絶縁耐力の強化を要するのみならず
周辺機器への誘導障害がさけられず、また後者の
方法においてはアークスタートの成功率が悪く、
特にサブマージアーク溶接のように太いワイヤを
用いる場合やアルミニユームのように固有抵抗が
小さく短絡電流による抵抗発熱が少ないワイヤを
用いる場合にはアークの発生が極端に難しかつ
た。そこで、これらの改善策として電極ワイヤを
被溶接物に接触するまで送給し、短絡電流が流れ
た状態で電極を逆送することによつて両者を一旦
強制的に引離し、この短絡解消時に発生する微少
アークの成長を待つて電極ワイヤを正送して正常
アーク溶接に移行させるいわゆるリトラクトスタ
ート方法が提案されている。この方法によるとき
は比較的アークスタートの成功率は高い。特に最
初に短絡を検出するまでは小さな短絡電流が供給
される電源から電力を供給し、この電源からの出
力電流の有無により電極と被溶接物との接触を検
知する方式のものは、短絡時に過大な短絡電流が
流れることがないので電極が被溶接物に溶着して
しまう危険性がなく、比較的好結果が得られるも
のである。しかし、この方法によるときも電極ワ
イヤの引き上げ動作と電源出力の切替えのタイミ
ングが難しく必らずしも十分な確率でアークスタ
ートを行ない得るものではなかつた。この理由は
つぎの通りである。供給電力を接触検出のための
小短絡電流用の電源から溶接用の電源に切替える
タイミングとしては、従来から２通りである。そ
の第１は、接触検出後逆転開始と同時に行うもの
であり、第２の方法は逆転開始後に小電流出力電
源による微小アークの発生を検出してから切替え
るものである。これらのうち第１の方法は、ワイ
ヤ送給機構の応答の遅れのためにワイヤが被溶接
物に溶着してしまうことが多く発生する。即ちワ
イヤ送給を電動機により行うものは電動機から送
給ロールに至る間の減速機構にはバツクラツシユ
の発生が避けられず、このために逆転指令を受け
て電動機が逆転を始めて後に実際に電極ワイヤが
逆送されて被溶接物の表面から離れるまでの間に
は相当な時間遅れが生ずる。これに対して逆転指
令と同時に供給電源を溶接用の大電流のものに切
替えると、このワイヤ送給機構の遅れのために末
だワイヤが比較的強く被溶接物に接触している状
態の間に大きな短絡電流が流れることになる。こ
のためにワイヤが被溶接物に溶着してしまうこと
になる。この傾向は直径の太いワイヤを大きな減
速比の減速機構を用いて送給するサブマージアー
ク溶接において特に顕著となり実用化の難しいも
のであつた。これに対して第２の方法は、溶着の
発生する危険性は少ないものの、最初のアークの
発生を小電流により行うためにアーク発生の直後
にアーク切れとなることが多く、しかもこの小電
流アークの発生時期はワイヤ送給機構の機械的遅
れやワイヤの被溶接物に対する押しつけ力の差な
どによつて大きく変化し、このために供給電力の
切替えのタイミングが難しく、溶接アークへの移
行が確実に行なえるとは限らないものであつた。

発明の目的 本発明は、上記従来方法の欠点を解消し、送給
機構の予備的逆転動作により電極ワイヤと被溶接
物とが軽く接触している状態とし、その後、ワイ
ヤの実質的引き上げと同時に電源出力を溶接用の
ものに切替えることにより、溶着の危険性がなく
しかもアーク切れの発生しない確実なアーク起動
方法を提案するものである。

発明の要旨 本発明は、小なる短絡電流を供給する電圧を印
加した状態でワイヤを被溶接物に向つて送給し、
この小電流の通過の有無によりワイヤの被溶接物
への接触を検知してワイヤの正送給を停止し、そ
の後にワイヤが実質的には逆送されない範囲で、
即ち送給機構のバツクラツシユ分およびワイヤの
押しつけ力が除去されるまで、ワイヤ送給電動機
を逆転させ、この所定量の逆転の後に供給電力を
溶接用の電力に切替えると同時にワイヤを実質的
に逆送し、短絡の解消によりアークを発生させ、
このアークの発生の検出によりワイヤを溶接に適
した速度で正送するようにして前記本発明の目的
を達成するものである。

実施例 第１図は、本発明の溶接アーク起動方法を実施
するための装置の例を示す接続図であり、同図ａ
は溶接電源およびワイヤ送給電動機に対する出力
設定を示し、同図ｂは同図ａの制御のためのリレ
ーシーケンス接続図を示す。同図において１は溶
接電源でありその出力は出力設定機VR４および
VR５によつて定まる。２は消耗電極ワイヤ（以
下単にワイヤという）、３は被溶接物、４はワイ
ヤ送給用電動機であり、５はワイヤ送給用電動機
４によつて駆動される送給ロールである。６は電
圧検出器であつてワイヤ２と被溶接物３との間の
電圧が一定以上となつたときに閉じるリレー接点
信号AVRを有する。７は電流検出器であり、溶
接回路に少量でも電流が流れると閉じるリレー接
点信号WCRを有する。８はワイヤ送給用電動機
４の速度制御回路であり、設定器VR１ないし
VR３によつて定まる回転速度となるように、ま
た指令信号がＦ端子に入力されたときは電動機４
をワイヤが被溶接物３に向つて送給される方向
（正送方向）に回転させ、またＲ端子に入力され
たときはワイヤを引き上げる方向（逆送方向）に
回転させるように速度および回転方向を制御する
ものである。CR１ないしCR４はリレーであり、
CR１ａないしCR４ａはそれぞれこれらの常開接
点、CR２ｂないしCR４ｂは常閉接点を示す。
TDは遅延動作形のタイマでありTDaはその常開
接点である。PB１は溶接開始用押ボタンスイツ
チ、PB２は溶接停止用押ボタンスイツチ、Ｅは
直流電源、９は交流電源である。また出力設定器
VR５はワイヤ２が被溶接物３に接触したときに
ワイヤ２を溶触しない程度の小電流が流れるよう
に出力電圧または出力電流を設定するものであつ
て溶接電源１の特性によりその設定対象が定ま
る。出力設定器VR４は溶接時の出力を設定する
ものであつて、溶接用出力設定器としてはこの他
に溶接終了時に出力を漸減するための設定器も必
要であるが、説明を簡単にするために省略してあ
る。また設定器VR１は溶接開始時にワイヤ２を
低速で被溶接物３に向つて送給するときのワイヤ
送給速度を設定するものであり、設定器VR２は
溶接時におけるワイヤ送給速度をまた設定器VR
３はワイヤ２を実質的には逆送しない程度の微弱
な駆動力を電動機４に与えるためのトルクの設定
器である。また設定器VR２は、この微弱な逆転
動作の後に溶接電源の出力を高出力とすると同時
にワイヤを実質的に逆送するときの速度設定器と
しても共用されている。

同図の実施例において、溶接開始用押ボタンス
イツチPB１を押すとリレーCR１が励磁される。
リレーCR１の励磁により常開接点CR１ａが閉じ
て出力設定器VR５および設定器VR１がそれぞ
れ溶接電源１および電動機制御回路８に接続され
る。この結果ワイヤ２と被溶接物３との間には小
さな短絡電流が流れ得る出力が供給される。また
電動機４は速度設定器VR１にて定まる比較的低
速で回転し、ワイヤ２はゆつくりと被溶接物３に
向つて送給される。ワイヤ２が被溶接物３に接触
すると短絡電流が流れ、この短絡電流は電流検出
器７によつて検出されて出力接点WCRが閉じる。
接点WCRの閉路によつてリレーCR２が励磁さ
れ、このリレーCR２の常閉接点CR２ｂによつて
設定器VR１は切離され、常開接点CR２ａによ
つて設定器VR３が電動機制御回路８のＲ端子に
接続される。このために電動機４は正転を中止し
設定器VR３にて定まる速度で逆転し、ワイヤ２
を引上げる方向に回転することになる。設定器
VR３の設定値は前述のように微弱な駆動力を与
える程度の値に設定されているので電動機４はこ
れに結合されている減速機構のバツクラツシユ分
やワイヤ２が先の正送時に惰性によつて被溶接物
に押しつけられている量などが解消されるまでの
極く軽い負荷状態のみ逆転し、実際にワイヤが逆
送されるときには大きな駆動力が必要となるので
電動機はそれ以上回転せず、ワイヤは実質上被溶
接物に接触した状態を保つことになる。しかもこ
のときはワイヤの押しつける力は逆送の駆動力に
より解消されているからほとんど零に近い値とな
る。

一方リレーCR２の常開接点CR２ａはまたタイ
マTDも励磁するので電動機４の逆転指令と同時
にタイマTDも時限を開始する。タイマTDの時
限終了により接点TDaが閉じるとリレーCR３が
励磁され、このリレーCR３の接点CR３ａおよび
CR３ｂにより出力設定器がVR５からVR４に切
替えられるとともに速度設定器もVR３からVR
２に切替えられる。この結果溶接電源１の出力は
溶接に必要な高出力となり、かつワイヤ２の速度
も設定器VR２にて定まる高速となつて急速に引
き上げられることになる。このワイヤ２の逆送に
よつてワイヤ２と被溶接物３との接触が解消さ
れ、このときに供給されている溶接電源１の高出
力によつてアークが発生する。このときワイヤ２
と被溶接物３とは先の弱い逆転駆動によつて両者
の接触圧力がほとんど零になつており、しかも送
給機構のバツクラツシユ分もなくなつているので
供給電力の切替えに対する引き上げ動作の遅れが
極めて少なく容易にワイヤ２の先端部分が溶融し
アークに移行する。この状態でワイヤの逆送が続
くとアークは成長し、このときのアーク電圧が電
圧検出器６の設定電圧よりも高くなるとその接点
AVRが閉じる。このときアークが継続しておれ
ば電流検出器７の接点WCRも閉じているのでリ
レーCR４が励磁されてその接点CR４ａ，CR４
ｂによつて電動機制御回路８の入力はＲからＦに
切替えられる。この結果電動機４の回転方向は反
転し、ワイヤ２を速度設定器VR２にて定まる速
度にて正送し、正常溶接が開始される。もし上記
の途中でアークが切れると電流検出器７の接点
WCRが開きリレーCR２が非励磁となつて最初に
押ボタンスイツチPB１を押したときの状態に戻
り、低速の正送からもう一度くりかえされること
になる。

第２図は、第１図の実施例の動作の様子を時間
の経過にしたがつて説明するための線図であり、
同図ａは電動機速度設定信号の変化を示すもので
あり、十側は正送方向、一側は逆送方向を示す。
ｂは溶接電源の出力設定値の変化、ｃは実際の電
動機の回転速度の変化、ｄは出力電流の変化をそ
れぞれ模式的に示したものである。

第１図においては、ワイヤと被溶接物とが接触
したとき、微弱な駆動力にて逆転駆動した後およ
び逆送によりアーク発生を検出したときのそれぞ
れにおいて直ちに次の動作に移行するものにおい
て説明したが、これらの各動作の間に適宜一旦停
止および確認再起動指令動作や一旦停止後自動再
起動などの工程を追加してもよく、またこれらの
各動作に連動して溶接に必要な他の動作を開始さ
せるようにしてもよい。例えば本発明をサブマー
ジアーク溶接に用いるときは、ワイヤが被溶接物
に接触したことを検出した時点で一旦停止し、溶
接部にワラツクスを撒布し、その後に次の動作を
続行するようにすれば、ワイヤと被溶接物との間
にフラツクスが介在して電気的接触が妨げられる
ようなことがなくなるので都合がよい。

また接触検出後の最初の逆転駆動時には、第１
図の例に示したようにワイヤを実質的には送給せ
ず無負荷状態でのみ駆動し得る程度の微弱な駆動
力となる程度の電流を供給するようにしたが、こ
のときの逆転駆動はワイヤ送給装置の減速機構の
バツクラツシユ分およびワイヤと被溶接物との接
触圧力を除去するに要するだけの逆転を電動機に
行なわせればよいから、電動機をこれらの量に相
当するだけの時間逆転させてタイマによりこの逆
転動作を終了させるか、あるいは電動機の回転数
をプリセツトカウンタにより計数するようにして
もよい。この場合には逆転時の電動機の回転速度
または駆動力を第１図のように別の微弱な値に設
定する必要はなく正転時と同じ設定器を用いるこ
とができる。

さらに本発明を実施する装置は第１図に示した
ように有接点のリレーにより構成するものに限ら
ず、半導体集積回路による論理素子を用いて構成
することも可能である。

発明の効果 以上のように本発明の溶接アーク起動方法にお
いては、ワイヤと被溶接物との間に両者が短絡し
たときにワイヤを溶融しない程度の小電流が流れ
る電圧を印加した状態でワイヤを正送給し、ワイ
ヤと被溶接物との接触を小電流の有無により検出
して停止し、ワイヤ送給電動機を接触が解消しな
い範囲で逆転駆動し、所定量の逆転の後に供給電
力を溶接に適した値に切替え、かつワイヤも実質
的に逆送してアークを発生させ、アーク発生の確
認によつてワイヤを正送するようにしたので、従
来のリトラクタスタート方法におけるように、接
触時や引上げ時にワイヤが被溶接物に溶着したり
逆に溶着を避けるべく接触、逆送時に流れる電流
を微少に抑制したときに見られたようなアーク起
動の失敗もなくなる。特に本発明の方法において
は、ワイヤの引上げおよび供給電力の大電力への
切替に先立つて送給機構のバツクラツシユや押圧
力を解消するようにワイヤ送給電動機を所定量だ
け予め逆転する工程を設けたので、その後に供給
電力の切替とのワイヤの引上げ開始とを同時に指
令しても応答速度の速い供給電力の変化に対して
ワイヤの実質的引上げが十分に応答できることに
なり、上述の従来方法における溶着の発生やアー
ク起動の失敗をほとんど皆無にすることができる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａおよびｂは、本発明の溶接アーク起動
方法を実施するための装置の例を示す接続図、第
２図ａないしｄは第１図の装置の動作を説明する
ための線図である。 １……溶接電源、２……ワイヤ、３……被溶接
物、４……電動機、６……電圧検出器、７……電
流検出器、８……電動機制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電極ワイヤと被溶接物との間に両者が短絡し
   たときに電極ワイヤが溶融しない程度の小電流が
   流れる電圧を印加した状態で電極ワイヤを送給電
   動機により被溶接物に向つて送給し、前記電極ワ
   イヤと被溶接物との接触を前記小電流の流通の有
   無により検出し、接触検出により電極ワイヤの送
   給を停止するとともに電極ワイヤ送給電動機を前
   記接触が解消しない範囲で逆転駆動し、所定量を
   逆転した後に供給電力をアークスタートの可能な
   大電力とするとともに前記電極ワイヤを実質的に
   逆送して電極ワイヤを被溶接物から引離し、接触
   解消によりアークが発生したことを検出した後に
   電極ワイヤを正送し正常アーク溶接に移行させる
   溶接アーク起動方法。 ２ 前記接触検出後の電動機逆転時は、前記電動
   機に前記ワイヤを実質的に逆送するために要する
   電流よりも小さくかつ電極ワイヤの駆動機構のみ
   を無負荷状態で駆動するために要する電流よりも
   大なる値の電流を供給する特許請求の範囲第１項
   に記載の溶接アーク起動方法。 ３ 前記接触検出後の電動機逆転時は、あらかじ
   め定めた所定の回転量だけ前記電動機を逆転させ
   る特許請求の範囲第１項に記載の溶接アーク起動
   方法。