JPS5835792B2 - ア−クセイギヨホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、送給されるワイヤを消耗電極として用いるワ
イヤ送給式アーク溶接法のアーク制御方法に関し、ワイ
ヤと溶接部材との間の短絡回数を一定時間毎に検出し、
その検出値が設定範囲を越えたときにのみ、一定量の制
御を行うオン、オフ制御方法を用いるもので、制御系動
作の安定化によって溶接アークの安定性を高め、溶接部
能率および品質を向上させるとともに制御構成の簡略化
を目的とするものである。

一般にワイヤ送給式アーク溶接法においては、ワイヤと
溶接部材との接触、すなわち短絡の発生状態がアークの
安定性を示す要因とされ、アークの制御に利用されてい
る。

例えば炭酸ガス溶接法においては、短絡回数が１００回
／秒程度のときがアークの安定性が高く、適正な溶接条
件として選ばれる。

またＭＩＧ溶接法においては、スプレー領域と呼ばれる
極めて短絡回数の少ない溶接条件が採用されるものの、
ここにおいても短絡回数の発生頻度が適正な溶接条件を
作業者に提示するものとなっていることは広く知られて
いる。

したがってアークの制御要因として短絡の発生状態を示
す量、例えば短絡時間率などを検出し、このような検出
量を一定にするアーク制御方法は従来から種々知られて
いる。

しかし、従来のこれらの公知アーク制御方法は、すべて
制御系が比例動作制御を行うものになっているという共
通点を有している。

一方、アーク発生中に生じる短絡は数百弁の一秒以下程
度で完了するものが多く、前記短絡発生状態を示す要因
の検出装置としては極めて高い周波数応答性が必要とな
る。

このような検出量を比例動作制御系によって制御するこ
とは、制御系動作を不安定なものとしやすいこと、また
は制御系構成を複雑なものとする欠点を有していた。

本発明は、上記欠点を除去するためのものであり、短絡
発生状態を検出する量として一定の時間における短絡回
数を用い、この回数が規定範囲を逸脱したときにおいて
のみ、設定した量の制御を行うオン、オフ制御系を採用
するアーク制御方法を提供するものである。

すなわち本発明は通常用いられる比例動作制御のフィー
ドバック方法ではなく、プログラム方法ともいうべきフ
ィードバック系を採用することを特徴としたものであり
、この点で全く新しいアーク制御方法といえるものであ
る。

この点について重ねて従来のフィードバック系との相違
を述べると、従来の連続比例式のフィードバック系を短
絡回数のように極めて高い周波数応答が要求される系に
適用すると、その安定性を確保することは容易でなく、
系の構成も複雑、高度なものにならざるを得ない。

したがって短絡回数のフィードバック制御への適用性は
極めて低いものである。

これに対し本発明の行うフィードバック制御方法は、一
定時間における短絡回数の検出を行い、この検出量が規
定値を越えたときのみ前もって設定した量の制御を行う
オン、オフ制御系を用いるものであって、いわゆるプロ
グラム制御思想を取り入れたフィードバック制御方法で
ある。

以下図面とともに本発明の詳細な説明する。

第１図は、定電圧特性を有する溶接電源１、溶接トーチ
５、ワイヤ送給モータ８および同駆動電源９より構成さ
れている通常のワイヤ送給式アーク溶接装置において、
ワイヤリール２から引き出され、送給ロール３によって
トーチ先端部へ送給されるワイヤ４の先端において溶接
部材６との間にアーク１を発生している状態を示すもの
である。

この場合、アーク電流はワイヤ送給速度によって決定さ
れる。

すなわち、アーク電流を設定する具体方法がワイヤ送給
速度を調整することにあたる。

一方、ワイヤ送給速度を一定にしたまま前記溶接電源１
の出力電圧を増減させればアーク電圧の調整ができる。

これら設定および制御要因相互の基本的な関係について
説明すれば、第２図のような模式図で示される。

同図の横軸は電流、縦軸が電圧で、溶接アークの電流・
電圧特性群Ａがワイヤ送給速度をパラメータに示されて
いる。

この関係から推定できるようにワイヤ送給速度と電流と
はほぼ比例関係にあり、前述のようにアーク電流制御と
ワイヤ送給速度制御とは実用上同義語と見なされている
。

今、直線群Ｂで表わされるような電流・電圧特性の溶接
電源出力を適用すれば、曲線群Ａと直線群Ｂとの交点が
溶接アークの電流・電圧設定点である。

したがって、現実的にはワイヤ送給速度または溶接電源
出力電圧が各々アーク電流またはアーク電圧に代わる設
定・制御要素とされる。

第３図は本発明を実施するに当り、短絡回数の検出源と
してアーク電圧波形を用い、出力要素としてアーク電流
、すなわちワイヤ送給速度を採用している場合を示す。

図において、１〜９は第１図に示すそれと同一のもので
あるが、アーク電圧波形により一定時間毎の短絡回数を
検出する短絡回数検出部１０、短絡回数の設定範囲を比
較部１１に与える基準信号１５０発生部１４および溶接
中の短絡回数が設定された短絡回数を越えたときにのみ
、一定量のワイヤ送給速度調節を行う信号をモータ電源
へ発する前記短絡回数比較部１１とが付加されている。

したがってアーク発生中における前記短絡回数は常時矢
印１２で示す信号として前記比較部１１へ与えられてい
るが、前記比較部１１からのワイヤ送給速度の調整信号
である矢印１３で示す破線の信号の発生は、前記短絡回
数が設定範囲を越えたときに限られる。

すなわち前記短絡回数が設定範囲を下まわった場合は、
ワイヤ送給速度が一定量だけ増加され、逆に設定範囲を
越えれば、送給速度が一定量低下される。

方前記短絡回数が設定範囲内にあれば、ワイヤ送給速度
の調整は行われず、制御系は全熱出力を出さない。

以上は、アーク電流すなわちワイヤ送給速度を出力要素
とした場合について説明したが、アーク電圧すなわち溶
接電源電圧を出力要素とした場合にも同様のフィードバ
ック制御系を構成できる。

すなわち、前記アーク電圧波形より、短絡回数を検出し
、検出値が設定範囲を逸脱したときに、溶接電源出力を
一定量だけ増加または減少させてアーク電圧を制御すれ
ばよい。

このような制御動作系の構成は極めて簡単でかつその系
の動作は安定なものとなる。

本発明の効果を次に述べる。

本発明はワイヤ送給式アークの安定化制御を行うに当り
、アーク発生中における一定時間毎の短絡回数を検出し
、検出値が設定範囲を逸脱したときにのみ、前記短絡回
数の決定要因を制御するオン、オフ制御方法を用いるも
ので、最も簡単な制御方法の採用によって制御系動作の
安定性が著しく向上される。

また前記効果によりアークの安定性、すなわち溶接品質
が向上すると同時に、溶接作業者は微妙な溶接条件の設
定作業から解放され、前述の効果と相まって溶接能率が
著しく向上する特徴をもたらすものである。

さらに制御系の簡略化に伴う経済性を有すること（スい
うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は特別の制御系を有していない通常のワイヤ送給
式アーク溶接装置においてアークが発生している状態を
示す図、第２図は横軸に電流、縦軸に電圧をとり、アー
ク特性群Ａと溶接電源の出力特性群Ｂとを合せて示した
図、第３図は本発明による溶接法を用いてアークを発生
している状態を示す図である。 １・・・・・・定電圧特性の溶接電源、２・・・・・・
ワイヤリール、３・・・・・・送給ローラ、４・・・・
・・ワイヤ、５・・・・・・溶接トーチ、６・・・・・
・溶接部材、７・・・・・・アーク、８・・・・・・ワ
イヤ送給モータ、９・・・・・・モータ駆動電源、１０
・・・・・・短絡回数検出部、１１・・・・・・短絡回
数比較部、１２，１３・・・・・・制御系における信号
の流れ、１４・・・・・・基準信号発生部、１５・・・
・・・基準信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ワイヤ送給式アーク溶接法のアーク発生中において
   、ワイヤと溶接部材との間の短絡回数を一定時間毎に検
   出し、前記検出量が規定範囲を逸脱したときにのみ、前
   記短絡回数の決定要因であるアーク電流とアーク電圧の
   うち少なくとも一方を前記短絡回数が規定範囲内となる
   方向に定められた量だけ制御することを特徴としたアー
   ク制御方法。