JPH038579A - パルス溶接装置 - 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〕 この発明は、消耗電極式パルスアーク溶接機の溶接中に
発生する消耗電極の短絡に起因するアーク不安定現象を
除去するためのパルス溶接装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は従来の消耗電極式パルス溶接装置のアークスタ
ート回路のブロック図を示している。

図において、（１）は本電圧設定器、（２）はスタート
電圧設定器、（３）は上記本電圧設定器（１）、スター
ト電圧設定器（２）の２つの設定器の出力を入力とする
条件切換器、（４）は電流検出器で、（５）はこの電流
検出器（４）の出力を入力とするタイマ回路、このタイ
マ回路（５）の出力は、条件切換器（３）の切換指令入
力に入力されている。

（６）は溶接電圧出力回路で、上記条件切換器（３）の
出力を入力している。

次に動作について説明する。

溶接の開始時には消耗電極（以下ワイヤと称す）が被溶
接物に向って送られ、やがて短絡する。この時、溶接電
源よりワイヤから被溶接物へ電流が供給されることとな
り、アーク発生へと移行し溶接を行なうことができる。

上記のように電流が流れ始めると電流検出器（４）が直
ちに検出出力を発してタイマ回路（５）へ信号を伝え、
タイマ回路（５）は定められた一定時限タイムカウント
し、その後タイムアツプ信号を発し条件切換器（３）の
切換指令人力部にタイムアツプ信号を伝える。

一方、条件切換器（３）の入力部には、本電圧設定器（
１）の出力と、スタート電圧設定器（２）の出力の２つ
が入力されているが、その出力は最初、すなわち溶接開
始直後にはスタート電圧設定器（２）からの入力を選択
出力している。その後上記タイマ回路（５）のタイムア
ツプ信号を入力後は、本電圧設定器（１）からの入力に
切換出力することとなる。そして、条件切換器（３）の
出力は溶接電圧出力回路（６）へ人力される。

その結果、溶接開始時、溶接出力電圧は、第４図（１）
に示すようにスタート電圧設定器（２）で設定された値
（ｖｌ）に対応した出力が出され、（ＩＩ）のｔ。で示
したタイミングで電流が流れ始めてから一定時限後、本
電圧設定器（１）で設定された値（ｖｌ）に対応した出
力に切り換えられている。

一般に上記スタート電圧設定器（２）で設定した値（Ｖ
、）は、本電圧設定器（１）で設定した値（ｖｌ）より
高く設定されており、アーク長を十分長くとり、（Ｔ）
期間中でのワイヤと被溶接物の短絡を極力さけるように
している。なお、図中（ＩＩ）は溶接電流の流れている
期間を示すものである。

〔発明が解決しようとする課題］ 従来の消耗電極式パルス溶接装置のアークスタート回路
は以上のように構成されているので、アークスタート時
の（Ｔ）期間中に、ワイヤと被溶接物間の短絡があった
ときなど、アークスタート時には、特にワイヤが十分加
熱されてないことなどもあって、すみやかに再アークで
きないことがあった。その結果、ワイヤが短絡によるジ
ュール加熱を受け、ヒユーズが切れるように溶断し、溶
接電源切れ現象を発生することがあった。特に上記のよ
うな現象は、溶接開始時のワイヤ先端に大きな玉状の溶
融痕が残っていた場合などに発生しやすいことがわかっ
ている。

係る問題点を解消するために、本発明者等は、この発明
に先立って、短絡検出器を設けてアークスタート期間（
Ｔ）中の短絡を検知するとともに、第２スタート電圧設
定器と電圧加算器を設けて上記短絡のあった時だけ、通
常のスタート電圧より高い出力電圧が出るようにしたパ
ルス溶接装置を出願している（実願昭６２−１５４７８
０号）。

しかし、このようなパルス溶接装置においては、例えば
特公昭６２−５０２２１号公報に示すように出力される
パルス電流のピーク値が一定に制限されており、しかも
そのパルス電流の繰り返し周波数は送給量を決めると一
定値に決められていたため、溶接中、溶接トーチを被溶
接物に近づけた時にワイヤが被溶接物と短絡するとワイ
ヤが溶断できず、再アークできないことがあった。この
結果溶接が実現できなくなることがあった。すなわち、
溶接ワイヤの溶断はジュール発熱で決められるが、従来
はこの値がパルス電流のピーク値が一定値に決められ、
しかもパルス周波数も決められているため、ワイヤでの
発熱抵抗分が下がると顕著に現われていた。

そこで、この発明は、上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、溶接中に溶接トーチと被溶接物が
近づいた状態でワイヤと被溶接物間に短絡が発生しても
アーク切れを発生させずに速やかに再アークすることが
できるパルス溶接装置を提供することを目的としている
。

（課題を解決するための手段） この発明に係るパルス溶接装置は、ワイヤと被溶接物間
に印加する溶接出力として、溶接スタート時、パルスア
ーク電流の検出後所定時限の間定電圧出力設定回路で定
められた定電圧出力を送出すると共に、その後パルス電
流波形設定回路からのパルス電流群またはパルス電流を
送出するよう切換える条件切換器を備えたパルス溶接装
置において、ワイヤが被溶接物に短絡したことを検出す
る短絡検出回路と、その短絡検出信号に基いて短絡時限
をカウントする短絡時限カウントタイマと、このタイマ
のカウントアツプ出力を人力した後カウント動作を開始
する定電圧時限設定タイマを備えると共に、上記タイマ
の出力を、上記条件切換器にも人力させることにより、
溶接途中で上記短絡が発生し、上記タイマがカウントア
ツプ動作をした際、上記定電圧出力設定回路で定められ
た定電圧出力の送出を開始すると共に、上記定電圧時限
設定タイマのカウントアツプ信号に基づいて上記定電圧
出力の送出を終了し、その後上記パルス電流波形設定回
路からのパルス電流群またはパルス電流を送出するよう
に構成したものである。

〔作用〕

この発明におけるパルス溶接装置は、アークスタート期
間中に溶接途中でワイヤが一定時限以上被溶接物と短節
したことが短絡検出回路及び短絡時限カウントタイマに
より検出され、この時、条件切換器により、溶接スター
ト時と同じ定電圧出力設定回路の定電圧が定電圧時限設
定タイマに設定された一定時限出力され、その後、再び
パルス電流波形設定回路によるパルス電流群又はパルス
電流によってパルス溶接が行なわれる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例によるパルス溶接装置を示
すもので、図中、（７）は溶接開始とともに流れる溶接
電流を検出する電流検出器（４）の電流検出信号の入力
を受けて溶接スタート時限をカウントする溶接スタート
時限回路、（８）と（９）は溶接出力を定電圧とすべく
設定する電圧設定器と定電圧出力設定回路、（１０）は
溶接出力としてのパルス電流の波形を設定するパルス電
流波形設定回路、（１１）はワイヤと被溶接物間の電圧
を検出する電圧検出器、（１２）はその検出電圧値に基
づいてワイヤが被溶接物と短絡したことを検出する短絡
検出回路、（１３）はその短絡検出信号を受けて短絡時
限をカウントする短絡時限カウントタイマ、（１４）は
上記短絡時限カウントタイマ（１３）の出力を受けてカ
ウントしカウントアツプすると上記短絡時限カウントタ
イマ（１３）にリセット信号を発する定電圧時限設定タ
イマを示し、条件切換器（３）は上記溶接スタート時限
回路（７）と短絡時限カウントタイマ（１３）の出力に
応じて上記定電圧設定回路（９）またはパルス電流波形
設定回路（ｌＯ）のいずれかを溶接出力として選択出力
するようになされている。

すなわち、上記第１図構成に係る動作を条件切換器（３
）の切換動作を主とし、第２図に示す溶接出力波形を参
照して説明する。

溶接開始とともに溶接電流が流れ、電流検出器（４）に
より電流検出信号が溶接スタート時限回路（７）に入力
されると、溶接スタート時限をカウントし始めるが、そ
のカウントアツプまでは、条件切換器（３）は定電圧出
力設定回路（９）の出力を人力としており、溶接出力と
してはいわゆる定電圧出力を発している。やがて、上記
溶接スタート時限回路（７）がカウントアツプすると、
条件切換器（３）はパルス電流波形設定回路（１０）の
出力を人力するよう切り換わり、溶接出力としては、以
降パルス電流が出力される。ここで、パルス電流波形設
定回路（ｌＯ）からは、第２図の電流波形に示されるよ
うに、所定周期毎にベース電流■８にパルス幅がででピ
ーク値Ｉ、−Ｉ、及び所定のパルス周期ｃＡを有するパ
ルスのパルス電流群を重畳した放電電流ｉが連続して送
出される。

パルス電流で溶接中に、第２図の電圧波形で示すように
、ワイヤと被溶接物とが短絡を起こすと、短絡検出回路
（１２）がそれを検出して短絡時限カウントタイマ（１
３）へ信号を発する。

次に、短絡時限カウントタイマ（１３）が短絡時限Ｔ、
後カウントアツプすると、再び条件切換器（３）に信号
を出力し、一定電圧設定回路（９）の出力を入力すべく
切り換えられ、溶接出力としては、再び定電圧出力が発
せられる。

上記短絡時限カウントタイマ（１３）の出力は、定電圧
時限設定タイマ（１４）にも人力されており、この定電
圧時限設定タイマ（１４）が定電圧出力時限Ｔ２後カウ
ントアツプすることにより上記短絡時限カウントタイマ
（１３）をリセットする。

その結果、条件切換器（３）へ人力されていた短絡時限
カウントタイマ（１３）の出力がなくなり、条件切換器
（３）は再びパルス電流波形設定回路（１０）の出力を
人力とするよう切り換わり、溶接出力としては、再びパ
ルス電流が出力されることとなる。

従って、溶接途中でワイヤが被溶接物に所定の短絡時限
Ｔ１の開先全短絡した場合には、溶接出力を定電圧出力
時限Ｔ２の定電圧出力とするので、電流を急激に増大で
き、ワイヤを溶接するのに必要なジュール発熱を確保し
て溶断を可能とすることができる。また、ワイヤの溶断
後、アークを発生するが、定電圧印加時間を定電圧出力
時限Ｔ２の一定時限に定めたことによりアークによりワ
イヤが異常に燃え上るのを防止できる。この結果、溶接
トーチと被溶接物が近づいた状態でワイヤと被溶接物間
に短絡発生が生じても、速やかに再アークでき、その為
、溶接欠陥のない溶接を行なうことができるようになる
。

なお、上記実施例において、パルス電流波形設定回路（
１０）からは、周期的に所定パルス幅τ、周期ＣＡのパ
ルス電流群を送出するようにしたが、これを単一のパル
ス電流としても良いのは勿論である。しかし、実施例の
如く、パルス電流群を送出することにより、パルス群に
同期してワイヤ電極に形成された溶融塊はパルス群のパ
ルス周波数に対応したアーク放電にともない溶融塊の振
動によって溶融及びくびれ等溶融塊の成長を促進させて
離脱を容易にさせ、溶融塊が離脱した後には、パルス群
によって再びワイヤ電極の先端に新たに溶融塊が持ち上
げられながら形成して成長し、続いてベース電流！８期
間では持ち上げられたワイヤ先端の溶融塊は垂れ下がり
、次のパルス群の開始時までに溶融塊の形状を整えるこ
とになり、溶融塊の成長及び離脱を規則的に繰り返すこ
とになる。また、パルス電流波形を複数個のパルス電流
で構成し、このパルス電流群を周期的に繰り返す放電電
流波形としたので、１つのパルスが複数個のパルスに分
割されたことになり、このパルス電流波形の分割によっ
てワイヤ電極におけるパルスアーク放電の上向きの電磁
力が断続となるため、ワイヤ電極の先端に形成された溶
融塊を持ち上げる力を緩和する作用をする。そのため、
雰囲気ガスがアルゴン主体のガスのみならず、Ｃ０２ガ
スにおいてもワイヤ電極の先端に形成された溶融塊は大
塊となる以前に容易に離脱することになる。

〔発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、溶接途中でワイヤが一
定時限以上被溶接物と短絡した時には、条件切換器によ
り溶接スタート時と同じ定電圧出力設定回路の定電圧を
定電圧時限設定タイマに設定された一定時限出力し、そ
の後、パルス電流波形設定回路によるパルス電流群又は
パルス電流によってパルス溶接を行なうので、定電圧出
力時限の開電流を急激に増大でき、従ってアークスター
ト期間中に溶接トーチと被溶接物が近づいた状態でワイ
ヤと被溶接物間に短絡が発生してもアーク切れを発生さ
せずに速やかに再アークすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は第
１図の動作を説明する波形図、第３図は従来例の構成図
、第４図は第３図における出力電圧波形図である。図中
、 ３）・・・条件切換器、 ７）・・・溶接スタート時限回路、 ９）・・・定電圧出力設定回路、 １０）・・・パルス電流波形設定回路、１２）・・・短
絡検出回路、 １３）・・・短絡検出カウントタイマ、１４）・・・定
電圧時限タイマ。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ワイヤと被溶接物間に印加する溶接出力として、溶接
   スタート時、パルスアーク電流の検出後所定時限の間定
   電圧出力設定回路で定められた定電圧出力を送出すると
   共に、その後パルス電流波形設定回路からのパルス電流
   群またはパルス電流を送出するよう切換える条件切換器
   を備えたパルス溶接装置において、ワイヤが被溶接物に
   短絡したことを検出する短絡検出回路と、その短絡検出
   信号に基いて短絡時限をカウントする短絡時限カウント
   タイマと、このタイマのカウントアップ出力を入力した
   後カウント動作を開始する定電圧時限設定タイマを備え
   ると共に、上記タイマの出力を、上記条件切換器にも入
   力させることにより、溶接途中で上記短絡が発生し、上
   記タイマがカウントアップ動作をした際、上記定電圧出
   力設定回路で定められた定電圧出力の送出を開始すると
   共に、上記定電圧時限設定タイマのカウントアップ信号
   に基づいて上記定電圧出力の送出を終了し、その後上記
   パルス電流波形設定回路からのパルス電流群またはパル
   ス電流を送出するように構成したことを特徴とするパル
   ス溶接装置。