JPS5978778A

JPS5978778A - ア−ク起動方法

Info

Publication number: JPS5978778A
Application number: JP18753582A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Mita; 常夫三田; Takayuki Kashima; 孝之鹿島
Original assignee: Hitachi Seiko Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1982-10-27
Filing date: 1982-10-27
Publication date: 1984-05-07

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】本発明は細径の消耗電極をモータ駆動によって自動送給
するパルスアーク溶接機に゛おけるアークの起動方法に
関するものである。

細径の溶接ワイヤを消耗電極とし、それ全モータで自動
供給して母材を溶接するアーク溶接装置におけるアーク
の起動は、第１図のように（！１）〜（ｆ）の過程を経
て行なわれる。

（ａ）　　ワイヤ１は送給されるが、ワイヤ１と母材２
との間にはギャップがあるため、電流は流れない。

（ｂ）　　ワイヤｌと母材２が接触し、電流が流れ始め
る。

（ｃ）　　ワイヤ１は母材２に押し付けられ、短絡電流
が流れ、ワイヤｌには加熱部分３が発生する。

（ｄ）　　さらに、ワイヤｌは送給されつづけ、ワイヤ
１の加熱部分３は大きくなシ、その温度も高くなるため
ワイヤｌは座屈変形する。

（−）　　座屈変形時の応力集中によって断面積が減少
し、電流密度が高くなったワイヤの溶断点４でワイヤ１
は溶断される。

（ｆ）　　ワイヤの溶断点４と母材２の間にアーク５が
発生する。なおアーク５が発生しても、それを維持でき
ない場合はアーク切れとなるため（ａ）に戻シ再度同様
の現象をくル返す。

また、一般的なアーク起動時の電流、電圧、ワイヤ送給
量を第２図に示す。図中の（ａ）〜（ｆ）は第１図の（
ａ）〜（ｆ）に相当する時期を示したものである。

溶接電源の出力特性が、定電圧特性の場合にはスタート
時溶接電流Ｉｓ２　＋溶接電流Ｉａはそれぞれスタート
時溶接電圧Ｖｓ　ｒ溶接電圧Ｖａによって決まる値であ
り、定電流特性の場合にはＶｓ、　Ｖａはそれぞれｌｌ
Ｉ２　、　Ｉａによって決まる値である。またＩｓｌは
溶接時の電流がＩａ２となるように設定した場合の短絡
電流を示す０図中、スタート時溶接電流１ｓ２（あるいはスタート時
溶接電圧Ｖｓ）、スタート時ワイヤ送給量ＷＦｓおよび
それぞれの持続時間ｔｓ、ｔｗは、アークの起動特性と
密接な関係がある。例えば、ｌｌ２（Ｖｌｌ）　。

ＷＦ−に注目すると、その適正値の１例は第３図の実線
枠で示す範囲にある。すなわち、加熱、溶断時間を短く
するため、スタート時溶接電流Ｉ８２を大きく設定して
いる。そして、ワイヤ送給量ＷＦｓは一定値か溶接電流
に応じて適正値となるように変化させる。しかし、この
方法では、ｌ１１２（あるいはＶｓ　）が大きいため、
薄板などの小電流溶接時にはスタート時の入熱が過大と
なることがあシ、溶鋼の溶は落ちあるいは溶融過多とな
ることがある。

一方、破線で示した丸印の領域、すなわちス、タート時
の溶接電流１１２が小さい領域ではスタート時の入熱は
少ないため、上記のような不都合は生じない。しかし、
ワイヤと母材が短絡している場合のワイヤへの反力が大
きく、特に、溶接トーチを手で操作する半自動溶接では
、トーチ、母材間距離を一定に保つのは困難である。ト
ーチを自走台車に固定して行う自動溶接においても悪影
響を及はすのは言うまでもない０本発明は、前述した従来技術の欠点に鑑みなされたもの
で、スタート時のワイヤ送供量、スタート時の溶接電流
を適正領域に設定した場合に問題となるワイヤと母材の
短絡時の反力を減少させ、アーク切れがなく、瞬時にア
ーク起動し、かつ操作性の良好なアークの起動力法を提
供するにある。

本発明の特徴は、アーク起動時の一定時間だけ、ワイヤ
送給モータの電機子電流（電圧）特性を垂下あるいは定
電流特性とすることによってワイヤ送給モータの電流を
制限し、そのモータに一定値以上の送給トルクがでない
ようにし、所定時間経過後にはその電流制限を解除して
アーク溶接することによって、アーク起動時に生ずるワ
イヤと母材の短絡時の反力を減少させた点にある＠以下
、第４図〜第７図に従って本発明の実施例を詳述する。

まず、第４図において、ワイヤ送給モータの電流制限時
間の適正値について説明する。

第４図は１．２φのソリッドワイヤでパルスＭＡＧ　（
シールドガス、　Ａｒ−１−００２）溶接した場合の送
給モータ電機子電流の制限時間の例を示したもので、破
線で囲まれた丸印領域が適正領域であシ、電流制限時間
は溶接電流にほぼ反比例することがわかる。そして、電
流制限時間が上限値以上になると、ワイヤ送給量の不足
によるアーク長の増加を、下限値以下になるとワイヤ送
給量過多による短絡の発生を生ずるものである。すなわ
ち、アーク起動時の送給モータ電機子電流の制限値は、
低くするほど反力を小さくでき、効果も向上するが、あ
まシ低い値にするとワイヤ送給性能を悪化させることも
あるため、ワイヤの材質、ワイヤ径などに応じてその値
を選定する必要がある。

第５図は具体的な回路構成を示したものであって、ｌは
３相電源を入力とし、サイリスタあるいはトランジスタ
等を構成要素とする溶接電源でパルス電圧を発生する。

２は溶接電源ｌの制御回路であシ、出力特性に応じて溶
接に源１の出力電流（あるいは電圧）を制御する。９は
溶接ワイヤであって、モータ１１によシ駆動される送給
ローラ１０によって母材１２を溶接するために供給され
、溶接電源ｌの＋電極が接続しである。６は浴接電源ｌ
の一電極と母材１２との間に挿入された出力電流の検出
器、７は電流検出器６からの信号に応じて電流検出信号
を発生する電流検出回路である。

４はアークスタート時の出力電流１１１２　（あるいは
電圧Ｖｓ　）の設定器、５はアーク溶接時の出力電流Ｉ
ａ（あるいは電圧Ｖａ　）の設定器、３は出力レベルの
切換スイッチであシ、電流検出回路７からの電流検出信
号の発生後、スタート時出力時間設定器８によって設定
された所定の時開ｔｓを経過すると、設定器４で設定し
た出力レベルＩ　ｓ　２　（Ｖｓ　）から設定器５で設
定の出力レベルＩａ（Ｖａ）に切り換える（電流検出信
号がＯＦＦとなると肖びＩａ（Ｖａ）からｌ５２（ＶＢ
　）に切）換える）。

ｌ７は送給モータ１１を駆動するための電源トランス、
１５　、１６は電源トランス１７の二次巻線に接続した
送給モータ１１の電機子電圧を制御するためのサイリス
ク、加はそのサイリスタ１５　、１６をオン、オフする
ゲート回路である。２２はスタート時のワイヤ送給量Ｗ
Ｆｓの設定器、おは溶接時のワイヤ送給量ＷＦ′ｗの設
定器、２１はワイヤ送給量の切換スイッチであシ、電流
検出回路７からの電流検出信号発生後、スタート時ワイ
ヤ送給時間設定器１９によって設定された所定の時間ｔ
ｗを経過すると、ワイヤ送給量をＷＦ　ｓからＷＦ　ｗ
に切シ換える（電流検出信号がＯＦＦとなると古びＷＦ
ｖｒからＷＦ　ｓに切シ換える）。

１３は、送給モータ１１の電機子電流を制限するための
抵抗、１４はその抵抗１３を短絡するスイッチ接点であ
シ、電流検出回路７−からの電流検出信号発生後、モー
タ電流制限時間設定器１８によって設定された所定の時
間経過すると、制限抵抗１３′ＩＩ：短絡するためのも
のであシ、電流検出信号がオフとなると短絡を解放する
。抵抗１３は、ワイヤ送給モータ１１の電機子電流を制
限するためのものであるが、ワイヤ送給モータ１１の電
流特性を垂下特性とすることを意味する。すなわち、モ
ータ１１が起動する際、この抵抗１３を挿入し、出力側
端子電圧を低下させる特性とする。

このように構成することによシ、アーク起動時の送給モ
ータ１１の電機子電流、すなわち送給トルクを抵抗■３
の挿入によって制限することができ、スタート時のワイ
ヤ送給量ＷＦｓを大きく、スタート時の溶接電流１１１
２　（あるいはＶｓ）を小さく設定した場合、ワイヤ９
と母材■２の短絡時に生じる反力を減少させることがで
きる。

なお、第５図の実施例ではワイヤ送給モータ１１の電機
子電流（電圧）特性を、抵抗挿入によって垂下特性とし
、ワイヤ送給モータの電流を制限した場合について述べ
たが、これの他に、アーク起動時の送給モータの電機子
電流を検出し、これをほぼ一定となるようにした、いわ
ゆる定電流特性とすることによっても同様の効果が得ら
れる。その−例を第６図に示す。

第６図において、第５図と同一の番号は同じ素子あるい
は回路であシ、その説明は省略する。第６図において、
２４．２５は整流器、がは送給モータ１１の電機子電流
の検出器、２７は電機子電圧の検出器である。四は検出
器２６で検出した電機子電流値信号の増幅器、（至）は
電機子電流が最大電流値設定器３１で設定された値を越
えないようにゲート回路別を制御する誤差増幅器である
。四は比較器であシ、検出器ｎで検出したｔ様子電圧が
設定器２２あるいは囚で設定された値となるようにゲー
ト回路美を制御する。３２は電流制限回路を遮断するス
イッチであシ、最初は短絡となっているが電流検出信号
発生後、モータ電流制限時間設定器１８によって設定さ
れた所定の時間経過すると解放と疫る。

また、電流検出信号がＯＦＦとなると短絡となる。

第７図は、ワイヤとして１．２φのソリッドワイヤを、
シールドガスとしてＡｒ＋２０％ＣＯ２を使用した場合
における従来回路と本実施例の回路との特性比較をした
図であって、８曲線が従来、ｂＩＩＩ′１線が本発明の
実施例での特性であシ、本発明の実施例でのアークスタ
ートが高確率で良好なスタート、できること金示してい
る。

上述の実施例からも明らかなように、アークスタート時
の一定時間、ワイヤ送給モータの電機子電流を制限し、
送給モータに一定値以上の送給トルクが生じないように
し、一定時間経過後、その電機子の電流の制限を解除し
て本来の溶接を行なうものであるから、アークスタート
時に生ずるワイヤと母材の短絡時の反力は減少し、アー
ク切れなく良好なアークスタートが得られる。また、ス
タート時の溶接電流（電圧）が低いためパーンバックを
生じ難い。さらにまた、スタート時の入熱が少ないこと
から、薄板などの小電流溶接を行なっても溶鋼の溶は落
ち、溶融過多などを生ずるおそれがない等の利点並びに
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はアーク起動現象の説明図、第２図はアーク起動
方法を説明するタイムチャート、第３図はアーク起動時
の適正、不適正条件を説明する図、第４図はワイヤ送給
モータ電流制限時間の適正値を説明する図、第５図は本
発明のアーク起動方法を説明するための具体的な回路構
成図、第６図は他の実施例を示す回路構成図、第７図は
良好なアークスタート率が得られた場合の本発明と従来
との比較説明図である。１・・・溶接電源、２・・・制御回路、３，２１・・・
切換スイッチ、４・・・スタート時の出力電流の設定器
、５・・・溶接時の出力電流の設定器、６・・・出力電
流検出器、７・・・電流検出信号発生回路、８・・・ス
タート時出力時間設定器、９・・・ワイヤ、ｌＯ・・・
ワイヤ送給ローラ、１１・・・ワイヤ送給モータ、１２
・・・母材、１３・・・電流制限抵抗、１４・・・抵抗
短絡スイッチ、１５　、１６・・・サイリスタ、１７・
・・電源トランス、１８・・・電流制限時間設定器、１
９・・・スタート時ワイヤ送給時間設定器、加・・・ゲ
ート回路、ｎ・・・スタート時のワイヤ送給量設定器、
ｎ・・・溶接時のワイヤ送給量の設定器、ｕ。５・・・ダイオード、が・・・電機子電流検出器、ｎ・
・・電機子電圧検出器、四・・・比較器、２９．３０・
・・増幅器、３１・・・最大電流値設定器、３２・・・
電流制限回路遮断用スイッチ。代理人　弁理士　秋　本　正　実シ１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

アーク起動時におけるワイヤ送給モータの電機子電流（
電圧）特性を垂下あるいは定電流特性とすることによっ
て、前記ワイヤ送給モータの電機子電流を制限し、該制
限を所定時間後に解放して通常のアーク溶接に移行させ
ることを％徴とするアーク起動方法。