JPS5823570A - パルスア−ク溶接装置 - 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】 この発明は、パルスアーク溶接を行なうときのアークの
安定性を高めるようにしたパルスアーク溶接装置に関す
る。

一般に、パルスアーク溶接は、消耗性電極と母材とから
なる溶接負荷に、溶接負荷のアークを接　　・続させる
ベース電流を供給するとともに、任意の周期でパルス状
の大電流、すなわちパルス電流を供給し、パルス電流に
よるピンチ効果により消耗性電極の先端から溶融金属を
離脱させ、母材を溶接するものであり、消耗性電極の溶
融金属がスプレー状の小粒子となり、消耗性電極の先端
から高速度で離脱するのでスパッタの発生が少ない利点
がある。

そして、従来のパルスアーク溶接装置は、第１図に示す
ように構成され、３相交流電源端子（Ｉｎ）。

（１１））、（１０）からの８相交流が溶接用変圧器＋
２１のＪ結線された１次側巻線（２ａ）　、　Ｙ結線さ
れた２次側主巻線（２１））により変圧され、変圧され
た３相交流が、２次側主巻線（２＋１）にアノードが接
続された第１ないし第３ダイオード（３ａ）、（３１）
）、（Ｂｅ）　ニより整流され、各ダイオード（３ａ）
〜（３Ｃ）のカソードからベース電流Ｉｂが出力される
。また、溶接用変圧器（２１の２次側にパルス電流供給
用の２次側副巻線すなわち個別巻線（２Ｃ）が設けられ
、個別巻線（２Ｃ）に周期的にパルス電流用の起電力が
生じるとともに、個別巻線（２Ｃ）にアノードが接続さ
れた第４ダイオード（８ｄ）の整流作用により、第４ダ
イオード（斜）のカソードから周期的なパルス電流Ｉｐ
が出力される。なお、溶接用変圧器ｒ２１および各ダイ
オード（３ａ）〜（８ｄ）により整流形多相直流電源（
４）が構成されている。

さらに、第１ないし第３ダイオード（３ａ）〜（８Ｃ）
からの整流電流、すなわちベース電流ＩＩ）が直流リア
クトル（５）のベース用巻線（５ａ）を介してワイヤ状
の消耗性電極（６ａ）に供給されるとともに、第４ダイ
オード（訓）からの整流電流、すなわちパルス電流Ｉｐ
が、ベース用巻線（５ａ）とともに直流リアクトル（５
）を構成するパルス用巻線（５ｈ）を介して電極（６ａ
）に供給される。なお、ベース用巻線（５ａ）にタップ
（ｔ、１１）が設けられ、製作面および材料面の利点を
考慮し、ベース用巻線（５ａ）のタップ（Ｌｐ）と電極
（６ａ）との間がパルス用巻線（５１））として利用さ
れ、・印はベース用巻線（５１））の巻き初めを示す。

そして、電極（６ａ）が送給装置により電極（６１１）
とともに溶接負荷（６）を構成する母材（６ｂ）の方向
に送給され、第２図に示すように、直流リアクトル（５
）のベース用巻線（５ａ）からのベース電流Ｉｔ）が、
電極（６ａ）を介して母材（５ｂ）に流れるとともに、
電極（６１１）と母材（６ｂ）との間にアーク（６Ｃ）
が発生する。

さらに、個別巻線（２Ｃ）に生じた起電力により、第４
ダイオード（訓）から直流リアクトル（５）のパルス用
巻線（５ｂ）にベース電流Ｉｂより大きくかつパルス状
のパルス電流Ｉｐが流れると、個別巻線（２ｅ）に生じ
た起電力により第１ないし第８ダイオード（３ａ）〜（
８Ｃ）が逆バイアスされるとともに、第２図に示すよう
に、パルス用巻線（５ｂ）からのパルス電流１１１が電
極（６ａ）を介して母材（６ｂ）に流れ、このときパル
ス電流Ｉｐによるピンチ効果により母材（６１１）がパ
ルスアーク溶接される。

しかし、パルス電流Ｉｐの供給直後のたとえばＬｎ時に
は、ベース用巻線（５ａ）の、、リアクタンスがパルス
用巻線（５１＋）のりアクタンスより大きいため、第２
図に示すように、ベース電流Ｔｂの立ち上がりが遅れ、
ベース電流Ｉｂが非常に減少し、電極（６ａ）と母材（
６１１）との間のアーク（６ｃ）が不安定になったり、
アーク（６Ｃ）が途切れるいわゆるアー゛　り切れが生
じたシし易くなる。　　・　一方、直流リアクトル（５
）のベース用巻ＩＩ　（５ａ）のリアクタンスが、いわ
ゆる溶接性の点から決定され、前述のベース電流ＩＩ）
の立ち上がりを早めるためにベース用巻線（５ａ）のり
アクタンスを小さく変更することは不可能である。

マタ、前述のベース電流Ｉｂの立ち上がりの遅れを防止
するために、第１図の第１ダイオード（３ａ）のカソー
ドと第４ダイオード（８ｄ）のカソードとを接続すると
ともに、直流リアクトル（５１のベース用巻線（５Ｂ）
　！介してベース、電流Ｉｂおよびパルス電流ｔｐを溶
接負荷（６）に供給することも考えられるが、パルス電
流Ｉｐをベース用巻線（５ａ）を介して溶接負荷（６）
に供給するため、パルス電流゛■Ｐの波高値が、パルス
用巻線（５１））を介して溶接負荷（６）に供給する場
合より低くなるとともに、パルス電流Ｉｐノパルス幅が
広がり、パルス電流Ｉｐによるピンチ効果が消失する。

この発明は、前記の点に留意してなされたものであり、
つぎにこの発明を、そのｌ実施例を示した第８図以下の
図面とともに詳細に説明する。

第８図において第１図と同一記号は同一のものを示し、
（７）はベース用巻線（７ａ）とベース用巻線（７Ｉ０
のタップ（ｔｐ）’から電極（６Ｒ）までの間のパルス
巻線（７１））とからなる直流リアクトｔｂ：（８）は
直流リアクトル（７）に磁気的に密に結合した帰還用巻
線であり、一端が電極（６ａ）に接続されている。（９
）はアノードが母材（６ｂ）に接続された第５ダイオー
ドであり、カソードが抵抗萌を介して帰還用巻線１８１
の他端に接続され、帰還用巻線（８）からの帰還電流ｒ
ｒを溶接負荷（６１に供給する。なお、・印はベース用
巻線（７ｎ）および帰還用巻線ス８）の巻き初めを示す
。また、ベース用巻線（７ａ）　、パルス用巻線（７ｂ
）　、帰還用巻線（８）の巻き数Ｎｂ、Ｎｐ、Ｎｒ　（
７）比が４０Ｔ　：　８Ｔ　：　１６０Ｔ　ニ設定され
、Ｔはターンである。

そして、送給装置（図示せず）により電極（６ル）が母
材（６ｂ）の方向に送給されるとともに、実線矢印ｉｂ
に示すように、直流電源（４）の第１ないし第３ダイオ
ード（３ａ）〜（８Ｃ）からのベース電流Ｉｂが直流リ
アクトル（７）のベース用巻線（７ａ）を介して電極（
６ａ）にＶ、給され、電極（６８）と母材（６１））と
の間にアーク（６Ｃ）が発生する。

そして、実線矢印ｉｐに示すように、直流電源（４１の
第４ダイオード（ａｄ）からの周期的なパルス電流Ｔｐ
が、直流リアクトル（７）のパルス用巻線（７ｂ）を介
して電極（６ａ）に供給されると、前述と同様に、パル
ス電流Ｉｐのピンチ効果によりパルスアーク溶接が行な
われるとともに、パルス用巻線（７ｈ）から電極（６Ｂ
）の方向に流れる電流が増加し、電流の増加にタップ（
ｔｐ）’を正電位とする起電力、すなわち溶接負荷（６
）に対して逆方向の起電力Ｅａが生じ、さらに、パルス
用巻線（７ｂ）の磁束の増加に伴なって実線矢印ｅｂに
示すように、帰還用巻線ｆ８）に、帰還用巻線１８）の
他端を正電位とするとともに起電力ＥａをＮｐ　／　Ｎ
ｒ倍に昇圧した起電力、すなわち、溶接負荷（６）に対
して逆方向の起電力Ｒｈが生じる。しかし、れるため・
、起電力Ｅｂによる電流はしゃ断される。

つぎに、第４ダイオード（３ｄ）からのパルス電流Ｔｐ
の供給がしゃ断され始め、パルス電流Ｔｐが減少し始め
ると、パルス用巻線（７ｂ）の磁束が減少し始めるとと
もに、破線矢印ｅａ’に示すように、タップ（ｔｐ）’
を負電位とする起電力、すパなわち起電力Ｖ、＋ｔの極
性を反転した起電力凶が生じ始め、さらに、パルス用巻
線（７ｂ）の磁束の減少に伴なって破線矢印ｅｂ’に示
すように、帰還用巻線ｔＳ＞の一端を正電位とする起電
力、すなわち溶接負荷（６）に対して順方向の起電力Ｅ
ｂ’が生じ始め、起電力Ｅｂ’により第５ダイオード（
９）が順バイアスされ始める。

そして、パルス電流Ｉｐが減少し始めたときには、起電
力Ｅｂ′が小さいため、起電力Ｅｂ’に対して帰還用巻
線１８）の一端から溶接負荷Ｃ６）、第５ダイオード（
９）。

抵抗ｎＯを介して帰還用巻線（８）の他端に至る帰還路
のインピーダンスが十分高く、帰還路には電流が流れな
い。しかし、パルス電流Ｉｐの減少に伴なって起電力Ｅ
ｂ’が大きくなると１．起電力Ｅｂ’に対して前述の帰
還路のインピーダンスが低（なり、実線矢印ｉｒに示す
ように、帰還用巻線（８）の一端から溶接負荷（６）、
第５ダイオードＣ９）、抵抗帥を介して帰還用巻線＋８
）の他端に、起電力Ｅｌｌ’にもとづく帰還電流Ｉｒが
流れ、このとき、溶接負荷（６）を流れる帰還のベース
電流Ｉｂの立ち上がりの遅れが、帰還電流Ｔｒにより補
なわれる。

すなわち、第４図に示すように、溶接負荷（６）にベー
ス電流Ｉｈが供給された後に、ベース電流ｒｂより波高
値が高く幅の狭いパルス電流Ｉｐが供給されるとともに
、パルス電流Ｉｐにもとづくピンチ効果によりパルスア
ーク溶接が行なわれ、パルス電流Ｉｐの減少により、帰
還用巻線（８）に生じた起電力も、溶接負荷（６）のア
ーク（６ｃ）が安定化され、アーク切れなどを生′じる
ことがない。

また、帰還電流Ｉｆにもとづくベース用巻線（７ｎ）の
起電力の極性が、ベース電流ＴＩ）にもとづくベース用
巻線（７ａ）の起電力の極性と同一極性であり、帰還電
流Ｉｒの流れが停止したときにも残留磁束があるため、
ベース電流！ｂの立ち上がりを急峻にすることができる
。

したがって、前記実施例によると、直流電源ハ４）と溶
接負荷（６）との間、すなわちベース電流Ｉｂおよびパ
ルス電流Ｉｐの給電路に、ベース用巻線（７ｉ１）およ
びパルス用巻線（７１１）を備えた直流リアクトル（７
）を設けるとともに、直流リアクトル（７）に磁気的に
結合した帰還用巻線（８）、帰還用巻線（８）からの帰
還電流ｒｒを溶接負荷（６）　ｊζ供給する第５ダイオ
ード（９）。

抵抗ａ１を備え、パルス電流Ｉｐの供給しゃ断直後に、
溶接負荷（６）に帰還電流Ｉｒを流すことにより、簡単
かつ安価な回路構成でパルス電流１ｐの供給しゃ断直後
におけるア、−り（６Ｃ）の安定化を計ることができ、
アーク切れや溶接不良およびスパッタの発生が無くなる
とともに安定した溶接が行なえる。

なお、前記実施例では、直流リアクトル（７）を直流電
源（４）と電極（６ａ）との間に設けたが、直流リアク
トル（７）を直流電源Ｃ４）と母材（６１＋）との間に
設けてもよく、また、パルス用巻線（７！Ｉ）にベース
用巻線（７ａ）の一部を使用したが、パル入用巻線（７
１１）　ヲベース用巻線（７ａ）と別個に設けてもよい
。さらに、第５ダイオード（９）および抵抗０１・七省
くことも可能であり、第３図の第１ないし第５ダイオー
ド（３ａ）〜（３ｄ）　、　（９１をサイリスタに変更
し、位相制御することも可能である。

一方、前記実施例ではベース電流Ｉｂおよびパルス電流
Ｉｐを供給するためにいわゆる３相半半波整流式の直流
電源（４）を設けたが、直流電源（４）の代わりに３相
余波整流方式、二重星形相間リアクトル付整流方式、６
相半半波整流式の電源を設けてもよく、さらに、エンジ
ン発電機や電池などからの直流を使用し、直流リアクト
ルを介してベース電流１ｂおよびパルス電流Ｉｐ４供給
する場合にも適用することができる。

以上のように、この発明のパルスアーク溶接製負荷に供
給する給電路に、ベース電流が流れるベース用巻線およ
びパルス電流が流れるパルス用巻線を有する直流リアク
トルを設けるとともに、直流リアクトルに磁気的に結合
され両型流の供給しゃ断により溶接負荷に対して順方向
の起電力が生じる帰還用巻線を備え、パルス電流の供給
しゃ断定化することができ、パルスアーク溶接を行なう
ときのアークの安定性を高めることができるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のパルスアーク溶接装置の結線図、第２図
は第１図の動作説明用波形図、第３図はこの発明のパル
スアーク溶接装置の１実施例の結線図、第４図は第８図
の動作説明用波形図である。 （６）・・・溶接負荷、（６ａ）・・・消耗性電極、（
６１１）・・・母材、（６Ｃ）・・・アーク、′７）・
・・直流リアクトル、（７ａ）・・・ベース用巻線、（
７ｂ）・・・パルス用巻線、（８）・・・帰還用巻線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ■　溶接電極と母材とからなる溶接負荷に、ベース電流
   とともに周期的なパルス電流を供給するパルスアーク溶
   接装置において、前記ベース電流および前記パルス電流
   を前記溶接負荷に供給する給電路に、前記ベース電流が
   流れるベース用巻線および前記パルス電流が流れるパル
   ス用巻線を有する直流リアクトルを設けるとともに、該
   直流リアクトルに磁気的に結合され前記両型流の供給し
   ゃ断により前記溶接負荷に対して順方向の起電力が生じ
   る帰還用巻線を備え、前記パルス電流の供給しゃ断時に
   前記起電力による帰還電流を前記溶接負荷に供給するこ
   とを特徴とするパルスアーク溶接装置。