JPS5838664A - 消耗電極式ア−ク溶接機 - 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、改良された消耗電極式アーク溶接機に関す
るものである。

従来、この種の装置としては、逆極性のみの消耗電極式
アーク溶接機、あるいは正極性のみの消耗電極式アーク
溶接機しかなかった。このため、逆極性を用いて行なう
溶接のメリット。

すなわち、被溶接物への溶込みを深くできる点と、正極
性を用いて行なう溶接のメリット、すなわちワイヤ溶融
量を増すとともに被溶接物への入熱を低く押えることの
できる点の両方を同時に利用することはできなかった。

また、正弦波状の交流電源を用い、かつアーク切れを防
止する為に、高周波発生装置を併用して、逆極性及び正
極性のメリットを同時に利用しようという試みも試験的
に試みられたことはあるが、消耗電極を用いているので
アークが安定せず、さらに高周波を継続して印加する必
要があることから９周囲に及ぼすノイズの影響が非常に
大きなものであった。

第１図は従来よりある消耗電極式ア下り溶接機の例であ
る。図中（１）は直流電圧源、（２）は直流リアクトル
、（３）はこの溶接機の一方の端子、（４）は他方の端
子、（５）は一方の端子（３）に接続された給電チップ
、（６）は消耗電極、（７）は他方の端子（４）込 ’ｇ；ｔ＊接続された被溶接物である。次に、この装置
１、板ン の動作について説明する。先ず、溶接が開始されると、
消耗電極（６）が被溶接物（７）に向って送給され短絡
を生ずる。すると、直流電圧源（１）より直流リアクト
ル（２）、端子（３）、給電チップ（５）を通して消耗
電極（６）に給電され、短絡電流が消耗電極（６）と被
溶接物＜７１の間に流れる。この短絡電流により消耗電
極（６）は溶融し、短絡は開放されアークを発生する。

この時、消耗電極（６）は常に一定の速度で送給される
ことから、しばらく経過すると再び短絡が発生する。

そして、このように短絡が発生すると上述したように再
びアーク発生に至り、短絡、アーク発生をくり返すこと
になる。このような溶接は短絡移行溶接と称され、一般
に使用される溶接である。第２図は、この時の溶接機出
力の電圧電流を示したもので、上述した第１図の説明に
対応した逆極性の場合を示している。第２図（ａｔが電
圧波形、第２図（ｂ）が電流波形であり、ＴＩは短絡期
間ｙ　　Ｔ２はアーク期間を示す。

次に第３図では給電チップ（５）を他方の端子（４）へ
、被溶接物（７）を一方の端子（３１に接続した場合す
なわち正極性溶接を行なうように構成した場合の短絡移
行溶接における電圧波形（第３図（ａ））と電流波形（
第３図（ｂ））である。　Ｔ１は短絡期間ｓ　　Ｔ２は
アーク期間である。一般に、逆極性で溶接を行なうと被
溶接物に大きな入熱が加えられとけ込みを深くすること
ができるが９反面薄板でギャップの大きな被溶接物の場
合にはそのギャップを埋めて溶接することは不可能であ
り、また消耗電極の溶融量もあまり大きくできなかった
。また、正極性で溶接を行なうと。

薄板でギャップの大きな被溶接物の場合に、そのギャッ
プを埋めて溶接することが可能となり。

また消耗電極の溶融量も大きくとることができる反面、
被溶接物への入熱が不足するという不具合が発生した。

この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、短絡移行溶接を行なう際に、短
絡期間で極性を変化させるようにしてアーク切れを防止
し、さらに消耗電極の溶融量を制御したり、被溶接物へ
の入熱量を制御できるようにして、逆極性と正極性のメ
リットを同時に利用できる消耗電極式アーク溶接機を提
供することを目的としている。

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第４
図はこの発明の一実施例装置を示し。

図において、（１）は直流電圧源、　（２１ａ）は正極
用スイッチング素子（１）　、　（２２ａ）は逆極用ス
イッチング素子（Ｉ）で直流電圧源（１）の正極に接続
されている。（２１ｂ）はスイッチング素子（２２ａ）
に直列接続された正極用スイッチング素子（Ｉ）ｔ　（
２２１））はスイッチング素子（２ｔａ）に直列接続さ
れた逆極用スイッチング素子（Ｉ）である。（ハ）はス
イッチング素子（２１ａ）に並列に接続されたフライ、
ホイルダイオード（ｔ）　ｔ　ａｍはスイッチング素子
（２２ａ）に並列に接続されたフライホイルダイオード
（■）。

（ハ）は直流リアクトル、（ホ）はスイッチング素子（
２２１））に並列に接続されたフライホイルダイオード
（■）、ψ）はスイッチング素子（ｚｔｂ）に並列に接
続されたフライホイルダイオード（ＩＶ）である。

（至）は電流検出器、ａＳは溶接機の出力電圧を入力と
する短絡検出器、　（２９ａ）はこの検出器（至）の出
力を入力とする正極カウンター、　（２９ｂ）は同じく
検出器（至）の出力を入力とする逆極カウンター。

（Ｂｏａ）は正極カウンター（２９ａ）の設定入力に接
続された正極設定器、　（３０ｂ）は逆極カウンター（
２９ｂ）の設定入力に接続された逆極設定器、０υは正
極カウンター（２９ａ）の出力がセット入力に接続され
、かつ、逆極カウンター（２９ｂ）の出力がリセット入
力に接続されたフリップフロップである。（２）は正極
カウンター（２９ａ）の出力と逆極カウンター（２１１
ｂ）の出力が入力され、その出力が正極カウンター（２
９ａ）及び逆極カウンター（２９’ｂ）の各々のセット
入力に入力するように接続された分配器である。（３３
ａ）は正極電流設定器、　（３３ｂ）は逆極電流設定器
である。（３４ａ）　ｋｔ設定器（３３ａ）の出力と７
リツプフロツプ６υの出力と電流検出器（至）の出力を
入力とする正極ドライブ回路である。（３４ｂ）は設定
器（３３ｂ）の出力とフリップフロップｏ１の出力と電
流検出器（至）の出力を入力とする逆極ドライブ回路で
ある。

次に、第４図の実施例装置の動作について説明する。溶
接が開始されると、消耗電極が被溶接物に向って送給さ
れやがて、短絡状態となる。

この時最初に例えば、逆極性の回路を働らかしたとする
と、スイッチング素子（２２ａ）　（２２ｂ）がスイッ
チ・オンし直流電圧源（１）よりスイッチング素子（２
２ａ）　、直流リアクトル（ハ）を通して短絡電流が流
れ徐々に増加してゆく。この時、短絡電流の上限は、逆
極電流設定器（３３ｂ）によって決められ、電流検出器
（至）による帰環値との比較により、設定値になると逆
極ドライブ回路（３４ｂ）はスイッチング素子（２２ａ
）　（２２ｂ）をスイッチ・オフさせる。この時、イン
ダクタンス（ハ）の電磁エネルギーは外部回路（消耗電
極と被溶接物によって構成される）を通りフライホイル
ダイオード＠、（イ）を通って循環され徐々に減少して
ゆく。そして設定値より一定値以上低下すると。

再びスイッチング素子（２２ａ）　（２２ｂ）をスイッ
チ・オンさせ、逆極性電流を再び上昇させる。このよう
なスイッチ・オン、オフのくり返しを行なう事により短
絡電流の最大ピーク値は設定器（ｓｓｂ）によって定め
られた一定値となる。次に短絡電流によって消耗電極が
溶融し、短絡が開放されるとアークが発生する。この時
、消耗電極は常に一定速度で送給されることから、やが
て再び被溶接物との短絡を発生し、上述の動作を繰り返
す事になる。この際、短絡発生は、短絡検出器（至）に
より検出され逆極カウンター（２ｓｂ）Ｋ入力される。

逆極カウンター（２９ｂ）は、短絡回数をカウントし、
逆極設定器（３Ｇ’ｂ）の設定値とカウント数との比較
を行ない、設定値回数だけ短絡をくり返すとカウントア
ツプ信号をフリップフロップｅＩ）に出力する。その結
果、フリップフロップ００の出力信号は反転し、逆極ド
ライブ回路（３４ｂ）を停止させる。この為に、スイッ
チング素子（２２ａ）　（２２ｂ）の動作は停止し、逆
極電流は停止する。同時に、逆極カウンター（２９ｂ）
の出力は９分配器（至）Ｋ入力され、その分配器（至）
が、逆極カウンター（２９ｂ）のカウントを停止させる
と共に、正極カウンター（２５１ａ）をセット・アップ
し、カウントの準備をする。また、７リツプフロツプ０
１Ｊの出力反転により、正極ドライブ回路（３４ｂ）が
作動を開始しスイッチング素子（２１ａ）　（２１ｂ）
をスイッチ・オンさせる。この場合も、逆極時と同様に
、電流検出器（至）の帰環値と正極電流設定器（３３ａ
）との比較が常に行なわれ、スイッチング素子（２１ａ
）　（２ｔｂ）はスイッチ・オン、オフをくり返ス−ｏ
　すお、スイッチ・オフ時には直流リアクトル（至）の
電磁エネルギーは。

フライホイルダイオードｒ２４＠の効果で外部回路を通
して循環される。そしてこの正極時にも短絡、アーク発
生がくり返されるが、短絡検出器（至）により短絡が検
出され、正極カウンター（２！ｌａ）により短絡回数が
カウントされる。そして、正極設定器（３０ａ）の設定
値回数だけ短絡を（り返すとカウントアツプ信号が出力
される。その結果フリップフロップ０υが再び反転し、
正極電流が停止し、逆極電流が流れることになる。

以上のようにして、逆極設定器（３０ｂ）及び正極設定
器（３０ａ）へ各々の設定値回数だけ各々の極性で短絡
をくり返して短絡移行溶接を行なう。

第５図は、逆極設定器（３０ｂ）の設定値が２＃正極設
定器（３０ａ）の設定値が３の場合の出力電圧（第５図
（ａ））、電流（第５図（ｂ））を示す。

ここで、Ｔ１は逆極時の短絡期間、Ｔ２はアーク発生期
間ｍＴｓは正極時の短絡期間ｔ　Ｔ４はアーク発生期間
である。

次に、この発明装置の他の実施例を第６図に示し、第４
図を一部改良したもので、正極電流設定器（３３ａ）　
、逆極電流設定器（３３ｂ）のかわりに、正極短絡時定
数設定器（６１ａ）と正極アーク時定数設定器（６２ａ
）の出力を正極ドライブ回路（３４ａ）の入力とし、ま
た逆極短絡時定数設定器（６１ｂ）と逆極アーク時定数
設定等（６２１））の出力な逆極ドライブ回路（３４ｂ
）の入力としている。

ここで、正極短絡時定数設定器（ｅｔａ）はアーク電圧
を入力としており、正極時に短絡が発生した際、この短
絡の時点より短絡電流のピーク値を一定の時定数で立上
らせるように設定値出力を変化させるものである。なお
、逆極短絡時定数設定器（ｌＨｂ）は逆極時に上述の正
極時の動作と同様の動作をするものである。また、正極
時アーク時定数設定器（６２ａ）はアーク電圧を入力と
しており、アーク発生時点からアーク電流のピーク値を
一定の時定数で立下るように設定値出力を変化させるも
のである。逆極アーク時定数設定器（ｓｚｂ）は逆極時
に上述の正極時の動作と同様の動作をするものである。

第７図は、逆極時において、第６図の回路が動作した時
の電圧、電流波形な示しており、第７図（ａ）が電圧波
形、第１図（ｂ）が電流波形である。このように構成す
ることＫよって溶接電流の急峻な立上り。

立下りを抑えスパッタの発生を少なくするとともに、短
絡回数の増加による溶接速度の向上。

溶接アークの安定化というような効果がある。

以上のように、短絡時に溶接の極性を反転させることに
よってアーク切れがなく、シかも被溶接物の板厚あるい
は、溶接部のギャップに応じて最適の溶接条件を選択し
て溶接できること

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の消耗電極式アーク溶接機を示す構成図
、第２図（ａ）（ｂ）は、逆極性時の電圧。 電流波形を示す説明図、第３図（ａＨｂ）は、逆極性時
の電圧、電流波形を示す説明図、第４図（ａＨｂ）は、
この発明の一実施例による消耗電極式アーク溶接機を示
す構成図、第５図（ａ）（ｂ）は、第４図の一実施例に
よる電圧、電流波形を示す説明図。 第６図は、この発明の他の実施例を示す構成図。 第１図（ａ）（ｂ）は、第６図の他の実施例による電圧
。 電流波形を示す説明図である。 なお２図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人弁理士　　葛　野　信　− 第１図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流電圧源、上記直流電圧源から消耗電極と被溶接物と
   の間に正極性出力を供給する第１スイッチング素子、上
   記直流電圧源から上記消耗電極と被溶接物との間に逆極
   性出力を供給する第２スイッチング素子、上記消耗電極
   が被溶接物へ短絡したことを検出する短絡検出器、上記
   短絡検出器が短絡を検知し〆ときに上記第１スイツチン
   グ素子と第２スイツチング素子とを切換える切換器を備
   えたことを特徴とする消耗電極式アーク溶接機。