JPH0632856B2 - 消耗電極式ア−ク溶接機 - Google Patents

消耗電極式ア−ク溶接機

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JPH0632856B2
JPH0632856B2 JP60075653A JP7565385A JPH0632856B2 JP H0632856 B2 JPH0632856 B2 JP H0632856B2 JP 60075653 A JP60075653 A JP 60075653A JP 7565385 A JP7565385 A JP 7565385A JP H0632856 B2 JPH0632856 B2 JP H0632856B2
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welding
arc
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circuit
voltage
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一成 平沢
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はCOガスやアルゴンガス等で構成されるシー
ルドガスによって溶接部を遮断し、消耗電極ワイヤを溶
接部に連続的に送給して溶融溶接を行う消耗電極式アー
ク溶接機に関するものである。
従来の技術 通常、アークを発生させて溶融溶接を行う、いわゆるア
ーク溶接機に於ては、アーク長は溶接結果にきわめて大
きく影響し、シールドガス成分、あるいは溶接電源出力
特性、あるいは出力電流値、さらには溶接姿勢などの諸
条件によって適正アーク長、いいかえれば適正アーク電
圧値が存在する。例えば、アルゴンなどの不活性ガスを
主成分とするシールドガスを用い、パルス電流を流して
消耗電極ワイヤ(以下単にワイヤと称する)溶融金属を
積極的にスプレー状態として母材金属に移行させるパル
スアーク溶接機を例にアーク長の溶接結果に及ぼす影響
について述べる。
発明が解決しようとする問題点 アーク長さを短くすると、電極ワイヤと母材金属との間
には短絡が発生して、スパッタが多発してしまい、良好
な溶接結果が得られなくなる。
一方、アーク電圧を高めとし、アーク長さを長くする
と、電極ワイヤと母材金属との間には短絡は生じにくく
なるものの、アークが不安定に傾き易く、この為、所期
の個所にアークが発生せず良好な溶接はできなくなる。
第3図に短絡回数と溶接アーク電圧との関係を示す。第
3図に示す結果は、ワイヤ送給量が6.3m/min(ワイヤ
径1.2mmφ)の場合の結果であり、アーク電圧の減少と
ともに短絡回数は大巾に増大し、一方アーク電圧が24
V以上であるときは、短絡は発生しない。
第4図にアーク電圧と、スパッタ発生量との関係を示し
ており、溶接条件は第3図の場合と同じである。
アーク電圧の減少とともに、即ち短絡回数の増大ととも
にスパッタは増大している。アーク電圧が24V以上で
ある時は、短絡は発生せず、この時はほとんどスパッタ
は発生しない。本発明者の詳細な実験結果によると、溶
接アーク電圧が24V以上である時は、溶接速度が速く
なると、アンダーカット等の溶接欠陥が発生し好ましく
ない。
一方、溶接アーク電圧が低い時には、高速溶接を行って
も、アンダーカットは発生しなくなるが、スパッタが増
大して好ましくない。従って第3図に於てアーク電圧が
(23±0.5)Vの範囲であるときは、短絡回数は20
回/秒以下でスパッタも少く、最も良好な溶接を行える
ことが判明した。
この時のアーク長は4mm程度である。以上のようにパル
スアーク溶接機に於ては、その特長を発揮するための条
件範囲がきわめて狭く、例に示したように、アーク電圧
ではわずか1V程度の裕度を有するのみである。
さらにこの適正電圧値は、溶接姿勢,継手形状,ガスの
種類など、他の溶接施工条件によっても大きく異ってく
る。例えば継手形状に関し、スミ肉溶接の場合の最適電
圧値は、下向き突合せの最適電圧値と比較して0.5V程
度低めとなる。以上示したようにパルスアーク溶接機に
於ける問題点は単に適正電圧条件が狭いというばかりで
なく、適正溶接条件が溶接施工条件によって変化し、こ
のため、きわめて扱いにくく、こうしたことが、現場で
の溶接作業上、大きな問題となっている。
以上はパルスアーク溶接機に於るアーク長の溶接結果に
及ぼす影響について述べたが、他のアーク溶接機に於て
も溶接結果はアーク長によって影響され、CO溶接機
に於てもアーク長によって溶込み深さが異ってくるとい
った問題点を含んでいる。
本発明はこのような問題点に対してアーク長を常に適正
長さに制御する消耗電極式アーク溶接機に関する。
問題点を解決するための手段 本発明の消耗電極式アーク溶接機は、電極ワイヤと母材
金属との間の短絡回数を一定時間毎にマイコンを用いて
カウントし、前記カウントされた短絡数nと、あらかじ
めROMなどの記憶装置に記憶されている短絡定数n
との差n=(n−n)を計算し、n≧0のときは
1より大きい定数Bをnに乗じた値を初期値nから
減算してn=(n−Bnd)を求め、n<0のとき
はnを初期値nから減算してn=(n−n
を求め、前記nおよびnの値をアナログ量に変換し
てフィードバック信号として溶接出力を制御するように
構成したことを特徴とするものである。
作用 上記構成により、短絡回数が設定値よりも多いときは溶
接電圧を上昇させて短絡発生の増大を防ぎ、また溶接ア
ーク電圧が上昇して発生短絡数が設定値よりも少くなる
と溶接電圧を下降させて適正アーク長が得られるように
制御できる。従って、アーク長は常に適正な長さに制御
されるため、アークはきわめて安定となり、スパッタの
少ない良好な溶接結果を得ることとなる。
実施例 以下、本発明の一実施例について添付図面を参照して説
明する。
第1図に於て、1は短絡検出回路であり、抵抗R,R
及びツェナーダイオードZD1により構成されてい
る。Vは溶接アーク電圧であり、第2図(a)に示す。
この電圧Vは、ツェナーダイオードZD1で第2図
(b)に示すようにイのレベルにカットされた波形とな
る。アーク電圧vの信号は通常、溶接トーチと溶接母
材間の電圧信号であり、溶接アークが発生していない状
態では、無負荷電圧が誘起され、この無負荷電圧値は溶
接アーク電圧にくらべて異常に高い。ツェナーダイオー
ドZD1はこの高い電圧が制御回路を破壊するのを防ぐ
ように働く。2は短絡検出レベル調整回路であり、抵抗
,R,R、可変抵抗機VR1,オペアンプ±C
1で構成されている。可変抵抗器VR1の値を調整する
ことにより、短絡検出レベルの調整が可能で、これは、
即ち第2図(b)のロで示した検出レベルを調整している
ことと等価であり、この(b)で示した電圧波形を第1図
の波形整形回路3に入力すると、得られる出力波形は第
2図(c)に示す一定のパルス巾及び電圧を有するパルス
波形が得られる。
即ち、アーク電圧Vの短絡が生じている個所は、矩形
波状のパルス波形となる。このパルスはインターフェー
ス4を通してマイコン5によって読み取られる。6はサ
ンプリング時間Tsを設定する為の設定回路であり、可
変抵抗器VR2で構成されている。可変抵抗器VR2の
値は抵抗Rを通して後、A/D変換器7でデジタル変
換された後、インターフェース4を通してマイコン5に
よって読み取られる。8はROMやRAMなどによって
構成されている記憶装置であり、バッファー及びラッチ
回路9を通してマイコン5と接続されている。13は短
絡定数を設定する定数設定器で、設定された値nはA
/D変換器11でデジタル化されインターフェイス4を
通して記憶装置8に記憶される。
次にマイコン5の内部で処理される内容について説明す
る。記憶装置8に記憶されているプログラムに従ってマ
イコン5は動作を開始する。まず最初に設定回路6によ
って定められたサンプリング時間Ts内に発生する短絡
パルスの回数nを読みとる。
記憶装置8に記憶されている短絡定数nとの差n
(n−n)を計算する。n≧0のときは1より大き
い定数Bをnに乗じた値を初期値nから減算してn
=(n−Bnd)を求め、n<0のときはnを初
期値nから減算してn=(n−n)を求める。
なお、前記定数Bは記憶装置8に記憶されている。マイ
コン5によって計算されたn及びnのディジタル量
はD/A変換器10によてアナログ変換される。11は
ゲイン調整回路であってD/A変換器10のアナログ出
力の出力調整を行ない、その出力は偏差出力回路12に
接続されている。短絡設定器13のアナログ出力信号は
主としてオペアンプIC3より構成される偏差出力回路
12のA端子に入力され、他方のB端子にはゲイン調整
回路11の出力信号が入力される。偏差出力回路12の
出力は溶接機の出力制御用素子(図示せず)の制御回路
に入力されて溶接出力を調整するように構成されてい
る。
以上から明らかなように、アーク電圧vが高く、この
ため、サンプリング時間Ts内に発生するパルス数nが
設定短絡定数nよりも小さい時その差分パルス数nd1
=B(n−n)だけ偏差出力回路12の出力は減少
し、溶接機出力電圧を減少させて短絡パルス数が大きく
なる。一方、アーク電圧vが低く、このため、パルス
数nが設定短絡定数nよりも大きいと、その差分パル
ス数nd2=(n−n)だけ偏差出力回路12の出力は
増大して、溶接機出力を増大させて短絡パルス数nが少
くなるように制御される。
ここで差分回数あたりのアーク電圧下降値は、アーク電
圧上昇値よりも大きな値となるように処理するので、突
出し長の変化に対する応答性が向上する。即ち、定数B
>1としているので、短絡パルス1ケ当りのアナログ変
換量は、出力の増大及び減少のときで異り、同じ数の差
分回数nであっても、アーク電圧下降値の方がアーク
電圧上昇値よりも大きな値をとるからである。このよう
な構成の理由について以下に説明する。
仮にb=1とすると、短絡回数n<nのとき、その差
分回数nd1=n−nとなり、この値の最大値はn=0
のとき、即ち、nd1=nのときであって、いいかえれ
ば差分回数nの値はn以上に大きな値はとれない。
一方、n>nのとき、その差分回数nd2=n−n
なり、アーク電圧が低く、nが大きい時はnの値はn
よりもかなり大きくなり、即ち、n<nのとき、そ
の差分回数は最大値nで決められてしまうのに対し、
<nのときは最大限界値は存在しない。このため実
際のアーク電圧上昇及び下降に対してはその応答速度に
アンバランスが発生することがある。
この時はアークの応答性は悪く、特に初期定数nの値
を小さい値にセットした時にこの傾向は顕著となる。し
かしながら差分回数あたりのアーク電圧下降値をアーク
電圧上昇の場合よりも大きくなるように処理すると応答
速度が向上してアークは安定する。
本発明では差分回数nd1に定数B(B>1)を積算する
ことによって、応答速度を向上させ、アークを安定にす
ることができた。
発明の効果 本発明はCOガスやアルゴンガス等で構成されるシー
ルドガスによって溶接部を遮断し、消耗電極ワイヤを溶
接部に連続的に送給して溶融溶接を行う溶接機に於て短
絡回路が設定値よりも多いときは、ただちに溶接電圧を
上昇させて、短絡発生の増大を防ぎ、また溶接アーク電
圧が上昇して発生短絡数が設定値よりも少くなると、た
だちに溶接電圧を下降させて適正アーク長(短絡数は設
定値n)が得られるように制御される。
以上の働きによりアーク長は常に適正な長さに制御され
るためアークは、きわめて安定となり、スパッタの少い
良好な溶接結果をうることができる。また、溶接作業者
の手ブレによって、トーチと溶接部との間の距離が変動
しても、アーク長は一定に制御されるためある程度の熟
練を必要としていた微妙な溶接条件の設定作業から解放
され、溶接能率は著るしく向上し、経済性大なるものが
ある。
また溶接出力の適正電圧値は、溶接姿勢,継手形状,ガ
スの種類など、施工条件によって異ってくるが、本発明
によれば常に適正な数の短絡の発生するアーク長に制御
されるため、きわめて作業性に優れた能率の良い溶接を
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す消耗電極式アーク溶接
機の構成を示すブロック図、第2図は第1図の各部の信
号波形図、第3図は溶接アーク電圧と1秒間あたりに発
生する短絡回数との関係を示す特性図、第4図は溶接ア
ーク電圧とスパッタ発生重量との関係を示す特性図であ
る。 1……短絡検出回路、5……マイコン、8……記憶装
置、10……D/A変換器、12……偏差出力回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溶接中に発生する電極ワイヤと母材金属溶
    融部との短絡を検出する短絡検出回路を設け、短絡時に
    発生する前記短絡検出回路の出力パルスを一定時間毎に
    マイコンを用いてカウントし、前記カウントした短絡数
    nとあらかじめROMなどの記憶装置に記憶されている
    短絡定数nとの差の値n=(n−n)を計算しn
    ≧0のときは、1より大きい定数Bをnに乗じた値
    を出力指令電圧回路で決定される初期値nから減算し
    てn=(n−Bnd)を求め、n<0のときはn
    を初期値nから減算して、n=(n−n)を求
    め、 前記nおよびnの値をアナログ量に変換して、フィ
    ードバック信号として溶接出力を制御するマイコンを具
    備したことを特徴とする消耗電極式アーク溶接機。
JP60075653A 1984-04-10 1985-04-10 消耗電極式ア−ク溶接機 Expired - Lifetime JPH0632856B2 (ja)

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EP85109525A EP0170248A3 (en) 1984-07-31 1985-07-29 Consumable electrode type pulse arc welding machine
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JPS61235077A JPS61235077A (ja) 1986-10-20
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