JPH08118030A - Method and device for eliminating arc sound of ac plasma welding - Google Patents
Method and device for eliminating arc sound of ac plasma weldingInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は矩形波交流プラズマ溶接
機を用いた溶接時に発生する特有のアーク騒音の消去方
法およびその装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for eliminating a characteristic arc noise generated during welding using a rectangular wave AC plasma welding machine.
【0002】[0002]
【従来の技術】シールドガスを用いた交流の溶接は、ア
ルミニウム等の溶接に使用され逆極時(母材マイナスの
時)にアルミニウムの酸化被膜(アルミナ)を破壊する
性質を利用した溶接法である。従来は商用周波数を用い
た正弦波交流を用いていたが、正弦波では溶接エネルギ
ーの半分は逆極でアルミナの破壊に費やされ、プラズマ
溶接やTIG溶接の場合、実際の溶接エネルギーとなる
正極時間は半分であり効率に問題があった。2. Description of the Related Art AC welding using a shielding gas is a welding method which is used for welding aluminum and the like and utilizes the property of destroying the oxide film (alumina) of aluminum when the polarity is reversed (when the base metal is minus). is there. Conventionally, a sine wave alternating current using a commercial frequency was used, but with a sine wave, half of the welding energy is consumed in the destruction of alumina due to the reverse polarity, and in the case of plasma welding or TIG welding, the positive electrode that becomes the actual welding energy. The time was half and there was a problem in efficiency.
【0003】近年インバーター電源の普及により、1サ
イクルのうち10〜20%のみ逆極とする矩形波交流の
使用が可能となり、その比率で充分にアルミナの除去が
できることが証明され、一般的に各種溶接機に使用され
はじめており、プラズマ溶接機においても同様である。
しかしながらプラズマ溶接においては、他の溶接法と異
なりプラズマガスを使用するため、ジェット音も加わ
り、矩形波の正逆切換時に特有の有害な騒音となる。一
例を記すと200Aの正極通常溶接でステンレス鋼の8
mmのキーホール溶接を行なう時は1mの距離で60d
B以下の騒音であるところ、200Aに必要は逆極成分
を20%加えた矩形波プラズマ溶接で4mmのアルミニ
ウムを溶接すると同じ距離で95dBに達する。With the recent widespread use of inverter power supplies, it has become possible to use a rectangular wave alternating current whose reverse polarity is only 10 to 20% in one cycle, and it has been proved that alumina can be sufficiently removed at that ratio, and various types are generally used. It has begun to be used for welding machines, and the same is true for plasma welding machines.
However, in plasma welding, unlike other welding methods, a plasma gas is used, so jet noise is also added, which is a harmful noise peculiar to switching between forward and reverse rectangular waves. For example, 200A positive electrode normal welding can be used for stainless steel 8
60 mm at a distance of 1 m when performing mm keyhole welding
As for the noise of B or less, if it is necessary to weld 200 mm of square wave plasma welding with 20% of the reverse polarity component added, aluminum of 4 mm will reach 95 dB at the same distance.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】95dBの音圧は大型
トラック走行時の騒音に匹敵し、作業者の耳栓は必需品
となる。この騒音を日常会話の音圧である60dB以下
まで低減させることが望まれている。現在耳栓以外の騒
音対策としては防音壁が考えられるが、溶接場の作業の
流れを著しく阻害する上費用も大となる。本発明は簡易
な手段で矩形波のプラズマ溶接の騒音を低減することを
目的とする。The sound pressure of 95 dB is comparable to the noise generated when a large truck is traveling, and the earplugs of the operator are a necessity. It is desired to reduce this noise to 60 dB or less, which is the sound pressure of daily conversation. Currently, sound barriers are considered as a noise countermeasure other than earplugs, but they significantly impede the work flow at the welding site and are expensive. An object of the present invention is to reduce noise of rectangular wave plasma welding by a simple means.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、交流プラズマアーク溶接の溶接中の
プラズマアーク電流波形または電圧波形を検出し、該プ
ラズマアークによって発生するアーク音と騒音を低減す
べき位置において逆位相となる音波を発生させることに
より、両音波を減衰させることを特徴とする交流プラズ
マアーク溶接におけるアーク音の消去方法である。Means for Solving the Problems The present invention is to solve the above problems, and detects a plasma arc current waveform or a voltage waveform during welding in AC plasma arc welding, and detects an arc sound generated by the plasma arc. This is a method of eliminating arc sound in AC plasma arc welding, characterized in that both sound waves are attenuated by generating sound waves having opposite phases at a position where noise should be reduced.
【0006】また、プラズマアーク音と同期した信号を
取り込む検出器、該取り込んだ信号より目的とする信号
を取り出す波形成形器、該波形成形器により成形された
信号波形の位相を調整する位相調整器、該位相調整器の
出力を騒音波形を打消す大きさにするレベル調整器、前
記各機器を経て得られた電気的出力を入力するスピーカ
ーとにより構成されることを特徴とする交流プラズマア
ーク溶接におけるアーク音の消音装置である。Further, a detector for taking in a signal synchronized with the plasma arc sound, a waveform shaper for taking out a desired signal from the taken-in signal, and a phase adjuster for adjusting the phase of the signal waveform shaped by the waveform shaper AC plasma arc welding, characterized in that it comprises a level adjuster for adjusting the output of the phase adjuster to a magnitude for canceling a noise waveform, and a speaker for inputting an electrical output obtained through each of the devices. It is a silencer of the arc sound in.
【0007】[0007]
【作用】本発明は溶接機より矩形波の電流波形等を取込
み、特有の高音発生個所である正極−逆極の切換時域に
発生するアーク騒音に相似した波形を整形し、スピーカ
ーより発音してアーク騒音に重畳させて、騒音を低減す
べき位置において位相を180゜逆転させ、特有の高音
だけを相殺し、減衰、消去させる。相似の波形は整形器
内に発振器を内蔵して作成するが、マイクにより捕集し
た実際のアーク音からも作成できる。アーク騒音は溶接
の通常の条件によっても原則的に変化するが、特に影響
の多大なナメ付けとキーホール溶接による発振波形の切
換えスイッチを整形器に内蔵させる。また消音されるエ
リアを増すために、スピーカーを複数個使用してもよ
い。以下図面によって具体的に説明する。The present invention takes in a rectangular current waveform from a welding machine, shapes a waveform similar to the arc noise generated during the switching between the positive pole and the reverse pole, which is a peculiar high-pitched sound generation point, and outputs it from a speaker. By superimposing it on the arc noise, the phase is reversed by 180 ° at the position where the noise should be reduced, and only the peculiar treble is canceled, attenuated and eliminated. Similar waveforms are created with a built-in oscillator in the shaper, but can also be created from the actual arc sound collected by the microphone. In principle, the arc noise also changes depending on the normal welding conditions, but a shaping switch is incorporated with a switch for switching the oscillation waveform due to keying and keyhole welding, which have a particularly large effect. In addition, a plurality of speakers may be used to increase the area to be muted. A detailed description will be given below with reference to the drawings.
【0008】図1は本発明の方法および装置を示す全体
の構成図である。溶接アーク1から発生した騒音音波2
は、人の耳に対して有害な成分3を含む。該有害成分3
に相似した音波4は有害成分3の音圧がプラスになった
時、同じ強さだけマイナスになるようにスピーカー5よ
り発生させる。両音波が重なり合った時、該有害成分3
はスピーカーからの音波4と相殺され消去または減衰さ
れる。消音される範囲6はスピーカー5からの音波の角
度θの範囲である。FIG. 1 is an overall block diagram showing the method and apparatus of the present invention. Noise sound wave 2 generated from welding arc 1
Contains ingredient 3, which is harmful to the human ear. The harmful component 3
The sound wave 4 similar to is generated by the speaker 5 so that when the sound pressure of the harmful component 3 becomes positive, it becomes negative by the same strength. When both sound waves overlap, the harmful component 3
Is canceled or canceled by the sound wave 4 from the speaker. The muted range 6 is the range of the angle θ of the sound wave from the speaker 5.
【0009】騒音音波2は交流プラズマ溶接機7の内部
の電流波形8と関数関係にあるため、消音出力発生装置
9は該電流波形8を取込み種々の整形を行い、該音波4
を発生させる装置であり、装置内部各機能は図2により
後述する。なおここでいう消音出力とはスピーカー5に
入れる前の消音のための電気的出力をいう。またこの
時、取込む波形は電流波形8としたが、溶接中のプラズ
マアーク電圧を検出波形として入力しても良い。これは
プラズマ溶接に用いる電源の特性は垂下特性であるの
で、電流と電圧には相関関係を有するため、取り込む時
に入力レベルを調整し入力信号として用いても構わな
い。さらには、溶接電源内部において出力電流を調整す
るための電流出力指令信号(図示せず)を取り出し、レ
ベル調整を実施した後該信号を検出信号として入力する
ことも構わない。なお図において10はプラズマトー
チ、11は母材(被溶接物)、13は消音をされた後の
音波である。Since the noise sound wave 2 has a functional relationship with the current waveform 8 inside the AC plasma welding machine 7, the muffling output generator 9 takes in the current waveform 8 and performs various shaping, and the sound wave 4
Is a device for generating the above, and each function inside the device will be described later with reference to FIG. It should be noted that the muffling output here means an electrical output for muffling the sound before it is put into the speaker 5. At this time, the waveform to be taken is the current waveform 8, but the plasma arc voltage during welding may be input as the detection waveform. This is because the characteristic of the power source used for plasma welding is the drooping characteristic, and since the current and the voltage have a correlation, the input level may be adjusted and used as the input signal at the time of capturing. Furthermore, it is also possible to take out a current output command signal (not shown) for adjusting the output current inside the welding power source, carry out level adjustment, and then input this signal as a detection signal. In the figure, 10 is a plasma torch, 11 is a base material (workpiece), and 13 is a sound wave after being silenced.
【0010】スピーカー取付け金具12はスピーカー5
と騒音音波2の発生源であるアーク1との距離dを一定
とするためトーチ10に設置される。なお騒音音波2と
騒音を打消すための音波4との位相は電気回路によって
も調整しうるが、これを調整するためにスピーカーの位
置を送りねじなどを用いて前後に微調整してアークとの
距離dを変えるようにしてもよい。これはモータにより
離れたところから動かすことができると実際に音を聞き
ながら調整できて好都合である。The speaker mounting bracket 12 is the speaker 5
Is installed on the torch 10 in order to keep the distance d between the arc 1 and the source of the noise sound wave 2 constant. The phase of the noise sound wave 2 and the sound wave 4 for canceling the noise can be adjusted also by an electric circuit, but in order to adjust this, the position of the speaker is finely adjusted forward and backward using a feed screw or the like to form an arc. The distance d may be changed. This is convenient because it can be moved from a distance by a motor and can be adjusted while actually listening to the sound.
【0011】図2は該消音出力発生装置9の内部構成図
であり、また図3は本発明の各部の電気信号波形および
音波波形である。図2において、整形器21は交流プラ
ズマ溶接機7より取込んだ電流波形により図1における
音波4に相当する電流波形の基を作る。すなわち図3に
おいて(a)はアークの交流電流波形であって、周波数
はたとえば200Hz(周期5ms)である。また
(b)は図1で符号4で示した騒音消去用の音波の波形
である。(c)図はこれの時間軸の部分拡大であって、
アーク電流矩形波の正負切換えのときの80μsにおい
て約16000Hz(周期62.5μs)の正弦波が存
在する。FIG. 2 is an internal block diagram of the muffling output generator 9, and FIG. 3 is an electric signal waveform and a sound wave waveform of each part of the present invention. In FIG. 2, the shaper 21 forms the basis of the current waveform corresponding to the sound wave 4 in FIG. 1 based on the current waveform taken from the AC plasma welding machine 7. That is, in FIG. 3, (a) is an alternating current waveform of the arc, and the frequency is, for example, 200 Hz (cycle 5 ms). Further, (b) is a waveform of a sound wave for noise elimination shown by reference numeral 4 in FIG. Figure (c) is a partial enlargement of the time axis of this,
There is a sine wave of about 16000 Hz (cycle 62.5 μs) at 80 μs when the arc current rectangular wave is switched between positive and negative.
【0012】また補助機能(1)として、図3における
(c)波形の周波数を基本値の±10%微調整できるツ
マミ22(図2)を設ける。また補助機能(2)として
溶接条件のうちナメ付けとキーホール溶接により図3
(c)の周波数を切換えることのできるスイッチ23を
設ける。また補助機能(3)として図3(c)の波形を
内部発振器のみでなく、実際の騒音音波2(図1)をア
レンジする場合も考慮し、集音マイク24(図2)を使
用するための端子25を設ける。As an auxiliary function (1), a knob 22 (FIG. 2) that can finely adjust the frequency of the waveform (c) in FIG. 3 by ± 10% of the basic value is provided. In addition, as an auxiliary function (2), the welding condition is keyed and keyhole welding is performed.
A switch 23 capable of switching the frequency of (c) is provided. As the auxiliary function (3), the sound pickup microphone 24 (FIG. 2) is used in consideration of the case where the waveform of FIG. 3 (c) is arranged not only by the internal oscillator but also the actual noise sound wave 2 (FIG. 1). The terminal 25 is provided.
【0013】整形器21よりの基本波形は移相器26に
送られ、有害成分に類似した音波4が有害な音波3を打
消す位置に波の高低を合わせる。このためにアーク1と
スピーカー5の距離に合わせて位相を調整するための位
相の調整機能27を設ける。すなわちアークの矩形波の
波長は周波数200Hzのとき音速350m/sとして
1m75cmとなり、アークとスピーカーとの位置が3
0cm離れているとすると位相角で約62度のずれとな
る。したがって図3(b)で示す80μsの幅のパルス
状の波の位置を合わせるため位相の調整を行なう必要が
ある。なおパルス状の波の正逆相の切換えはスピーカー
の端子を逆に接続してもよいが、移相器で行なえるよう
にしてもよい。The basic waveform from the shaper 21 is sent to the phase shifter 26, and the wave height is adjusted to the position where the sound wave 4 similar to the harmful component cancels the harmful sound wave 3. Therefore, a phase adjusting function 27 for adjusting the phase according to the distance between the arc 1 and the speaker 5 is provided. That is, the wavelength of the rectangular wave of the arc is 1 m75 cm at a sound velocity of 350 m / s when the frequency is 200 Hz, and the position of the arc and the speaker is 3
If they are separated by 0 cm, the phase angle shifts by about 62 degrees. Therefore, it is necessary to adjust the phase in order to match the position of the pulsed wave having the width of 80 μs shown in FIG. The switching of the positive and negative phases of the pulsed wave may be performed by connecting the terminals of the speaker in reverse, or by using a phase shifter.
【0014】図2においてレベル調整器28は、図3
(c)の波形の正極高さ調整ツマミ29、逆極高さ調整
ツマミ30、および全レベル調整ツマミ31を有するス
ピーカー駆動器である。このようにして図3(d)に示
す騒音音波は図3(b)の騒音消去用音波でパルス状の
部分が打ち消され、図3(e)のようになる。The level adjuster 28 shown in FIG.
A speaker driver having a positive electrode height adjustment knob 29, a reverse pole height adjustment knob 30, and a total level adjustment knob 31 of the waveform of (c). In this way, the noise sound wave shown in FIG. 3 (d) is canceled by the noise eliminating sound wave of FIG.
【0015】[0015]
【実施例】本発明の交流プラズマ溶接のアーク音の消去
方法を適用し、騒音の低減効果を測定した。溶接対象は
厚さ5mmのAl板の平板突合せ溶接であり、周波数2
00Hzの矩形波交流により正極電流250A、逆極電
流250Aでキーホール溶接を行なった。なおアーク長
は5mmである。スピーカーの配置は図1のように行な
い、アークとスピーカーとの間隔dは30cmである。
アークとスピーカーとを結ぶ線の延長上において、アー
クよりの距離1m、2m、3mにおける騒音レベルを表
1に示す。また比較のためスピーカーからの音を発しな
いで上記と同じ位置で騒音を測定した結果も表1に示
す。EXAMPLE The method of eliminating arc noise in AC plasma welding according to the present invention was applied to measure the noise reduction effect. The welding target is flat plate butt welding of an Al plate having a thickness of 5 mm, and frequency 2
Keyhole welding was performed with a square wave alternating current of 00 Hz and a positive electrode current of 250 A and a reverse polarity current of 250 A. The arc length is 5 mm. The speakers are arranged as shown in FIG. 1, and the distance d between the arc and the speaker is 30 cm.
Table 1 shows the noise levels at the distances of 1 m, 2 m, and 3 m from the arc on the extension of the line connecting the arc and the speaker. For comparison, Table 1 also shows the result of measuring the noise at the same position as the above without producing sound from the speaker.
【0016】[0016]
【表1】 [Table 1]
【0017】本発明の装置を使用した場合、アークより
1mの距離で本装置を使用しない時95dBの騒音が6
0dBとなり、30dB以上の減衰をする。また図1に
おける消音エリア6はθが30度以上得られた。95d
Bとは大型トラック走行時またはポップミュージックバ
ンドの発する騒音であり、60dBとは事務所内での日
常会話の騒音であり、直流プラズマ溶接アーク音もほぼ
60dB程度である。When the device of the present invention is used, noise of 95 dB is 6 at a distance of 1 m from the arc when the device is not used.
It becomes 0 dB and is attenuated by 30 dB or more. Further, in the sound deadening area 6 in FIG. 1, θ was obtained at 30 degrees or more. 95d
B is a noise generated when a large truck is running or generated by a pop music band, 60 dB is a noise of daily conversation in an office, and a DC plasma welding arc sound is about 60 dB.
【0018】[0018]
【発明の効果】本発明により交流プラズマ溶接を行なう
作業者が耳栓を使用しなくてよくなる。減衰する騒音は
特に有害なアーク音だけであり、耳栓をした場合と異な
り他の信号音は人に聞こえるため作業の能率、安全性が
向上する。According to the present invention, an operator performing AC plasma welding does not need to use earplugs. The only noise that can be attenuated is the harmful arc sound, and other signal sounds can be heard by humans, unlike when earplugs are used, thus improving work efficiency and safety.
【図1】本発明の方法および装置を示す全体の構成図FIG. 1 is an overall block diagram showing a method and apparatus of the present invention.
【図2】消音出力発生装置の内部構成図FIG. 2 is an internal configuration diagram of the muffling output generator.
【図3】装置各部の電気信号波形および音波波形であっ
て、(a)は交流電流波形、(b)は図1符号4の音
波、(c)は(b)図の80μsの拡大、(d)は図1
符号2の騒音音波、(e)は図1符号13の音波FIG. 3 is an electric signal waveform and a sound wave waveform of each part of the apparatus, where (a) is an alternating current waveform, (b) is a sound wave of reference numeral 4 in FIG. 1, (c) is an enlargement of 80 μs in (b), d) is Figure 1
The noise sound wave of reference numeral 2 and (e) the sound wave of reference numeral 13 in FIG.
1 アーク 2 騒音音波 3 有害成分 4 有害成分に類似した音波 5 スピーカー 6 消音される範囲 7 交流プラズマ溶接機 8 電流波形 9 消音出力発生装置 10 トーチ 11 母材 12 スピーカー取付け金具 13 消音された後の音波 21 整形器 22 周波数ツマミ 23 周波数切換えスイッチ 24 集音マイク 25 端子 26 移相器 27 位相調整機能 28 レベル調整器 29 正極高さ調整ツマミ 30 逆極高さ調整ツマミ 31 全レベル調整ツマミ 1 Arc 2 Noise Sound wave 3 Harmful component 4 Sound wave similar to harmful component 5 Speaker 6 Range of silence 7 AC plasma welder 8 Current waveform 9 Silence output generator 10 Torch 11 Base metal 12 Speaker mounting bracket 13 After silenced Sound wave 21 Shaper 22 Frequency knob 23 Frequency selector switch 24 Sound collecting microphone 25 Terminal 26 Phase shifter 27 Phase adjustment function 28 Level adjuster 29 Positive pole height adjustment knob 30 Reverse pole height adjustment knob 31 All level adjustment knob
Claims (3)
ズマアーク電流波形を検出し、該プラズマアークによっ
て発生するアーク音と騒音を低減すべき位置において逆
位相となる音波を発生させることにより、両音波を減衰
させることを特徴とする交流プラズマアーク溶接におけ
るアーク音の消去方法。Claim: What is claimed is: 1. By detecting a plasma arc current waveform during welding in AC plasma arc welding, and by generating a sound wave having an opposite phase at a position where noise and noise generated by the plasma arc should be reduced, both sound waves are generated. A method of eliminating arc sound in AC plasma arc welding, which comprises attenuating the arc.
ズマアーク電圧波形を検出し、該プラズマアークによっ
て発生するアーク音と騒音を低減すべき位置において逆
位相となる音波を発生させることにより、両音波を減衰
させることを特徴とする交流プラズマアーク溶接におけ
るアーク音の消去方法。2. A two-sided sound wave by detecting a plasma arc voltage waveform during welding of AC plasma arc welding and generating a sound wave having an opposite phase at a position where noise and noise generated by the plasma arc should be reduced. A method of eliminating arc sound in AC plasma arc welding, which comprises attenuating the arc.
込む検出器、該取り込んだ信号より目的とする信号を取
り出す波形成形器、該波形成形器により成形された信号
波形の位相を調整する位相調整器、該位相調整器の出力
を騒音波形を打消す大きさにするレベル調整器、前記各
機器を経て得られた電気的出力を入力するスピーカーと
により構成されることを特徴とする交流プラズマアーク
溶接におけるアーク音の消音装置。3. A detector for taking in a signal synchronized with a plasma arc sound, a waveform shaper for taking out a target signal from the taken-in signal, and a phase adjuster for adjusting the phase of the signal waveform shaped by the waveform shaper. AC plasma arc welding, characterized in that it comprises a level adjuster for adjusting the output of the phase adjuster to a magnitude for canceling a noise waveform, and a speaker for inputting an electrical output obtained through each of the devices. Silencer for arc sounds in Japan.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6281500A JPH08118030A (en) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | Method and device for eliminating arc sound of ac plasma welding |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6281500A JPH08118030A (en) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | Method and device for eliminating arc sound of ac plasma welding |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08118030A true JPH08118030A (en) | 1996-05-14 |
Family
ID=17640056
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---|---|---|---|
JP6281500A Pending JPH08118030A (en) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | Method and device for eliminating arc sound of ac plasma welding |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08118030A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210220177A1 (en) * | 2020-01-21 | 2021-07-22 | Illinois Tool Works Inc. | Systems and methods to reduce perceived audible welding noise |
-
1994
- 1994-10-21 JP JP6281500A patent/JPH08118030A/en active Pending
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