JPS60108174A - 溶接電源の出力制御方法 - 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】 技術分野 本発明は短絡とアーク発生とを繰り返す消耗電極式アー
ク溶接性における溶接電源の出力制御方法に関する。

鴛米技蒼 短絡とアーク発生とを繰１）返す消耗電極式アーク溶接
法におい゛Ｃ１従来多く用いられている定電圧特性を有
する直流電源の溶接電流出力波形は第１図に示す様にな
っている。

即ち、従来の定電圧直流電源においては、消耗電極（以
下、溶接ワイヤという）先端に形成された溶滴が溶融池
と接触し短絡した瞬間から、溶接電流はその電路のイン
ダクタンスや抵抗による固有の時定数によって定まる増
加率でアークが再発生するまで増加し続ける。また、ア
ーク再発生後は時定数によって定まる減少率で再び短絡
するまで溶接電流は減少する。

ところで、スパッタが発生するのは、溶滴が溶接ワイヤ
先端で火たく成長し、溶融池と短絡しようとする瞬間や
、その溶滴が電磁的ピンチ力によって溶接ワイヤ先端か
ら切断分！される瞬間に多く観梨されることか゛報告さ
れている。

特に後者の場合、従来の定電産直流電１１ｊｉｉにＪｊ
いては第［に見られるよう１こアーク１１１発生の明・
間にニア）按電流が最大となり、この１１．１”のエネ
ルギーか）８接ワイヤ先端の溶滴の一部を吹さフ１斌ば
してスパッタを発生させているようである。

この様に従来の定電圧直流電源ではスパッタの発生量か
多く、溶オ′Ｉ効率の低下や）８按鋼轍に飛１゛１にｆ
＝Ｉオ′１したスパッタの除去作業を必要とするなどの
溶接作業のｆｆｅ率代下を招くとともに、スパッタか：
１シ仏１・−ナシールドノズル内部にＩＪオ′１坩、積
し、その結果、シールドガスの流れを１ｌ１１害し、’
（＞ｆ　：’ｌ’ｆ　’、’ｌ饅ＪＬ中に火気中の窒素
か混入して溶接部の（；丈（成的１１１、ＩＪＨの力比
を引と起こしたり、或いはそれをＩＩＪ止しようとノズ
ル内のスパッタを除去するために度々訴接中断を全部な
くされるなどの間ｊト〕かある１３ト述のスパッタ発生
原因に鑑みてスパッタの発生量を減少させるべく、第２
図に示すような！Ｆ７４！電流出力制御か試みられてい
る。即ら、溶（＋：’＋のｔ打融池へのオ多行の瞬間（
アーク再発止面「）いに溶接電流を短絡ピーク電ｌ寵Ｉ
ＳＰからアーク再発生電流■２ハに下げ（図中■ｌｌ：
Ｈｔ、；！劫、溶滴の０行完了時のエネルギをアーク内
発生に要する最低限としてスパッタの発生を抑制し、］
：うとするものである。この制御方法は、従来の定電圧
ｉα流電源と比較してスパッタを減少壊σることについ
てはある程度の効果はあった。しｈ化、電ｉｔを供給す
る溶接電源がら溶接部Ｉすｉまでの電流経路である溶接
ケーブルの状態によって、スパッタの減少率あるいは溶
接そのものまでか不安定であった。即ち、短絡ピーク電
流■ｓＰを出力し一ζｉＦｒ接終了の前兆である溶滴の
くびれを電圧の変化ウノ゛△＼゛としで検知し、その信
号に応答してン；・１接電流を減少させるのであるが、
溶接ケーブルの状（１トによってその内部インダクタン
スが変動し、ｖｌｌつ′〔、電流減少率も変動する。イ
ンは比較的高レベルとなり、第１図の様な特性の電源を
用いた場合はどではないがスパッタは相当量発生する。

逆にインダクタンスか小さくて電流減少率が大ぎければ
、電流は息激に下降し、アーク再発生電流層は極端に低
レベルとなって溶滴のくびれか進行せず、溶接ワイヤの
未溶融部分までが溶融池に入り込み、アーク１月発生に
至らなかったりする。特に、溶接電源より溶接部が遠く
エニあって延長ケーブルを使用する場合には、インダク
タンスを適正に保つことは不可能である。

旦偵 本発明は上記車・清に鑑みてなされたものであり、その
目的は、溶接ケーブルの内部インダクタンスの影響によ
るアーク再発生電流の変動を補ｊ［ニジて、アーク再発
生電流を適正値に保持することによりスパッタの減少を
図った溶接電源の出力制御力法を提供することである。

弧天 短絡とアーク発生とを交互に４：ｅ　’）返す消耗主版
式アーク、１：ｉ接法において、短絡直後に溶接電流を
下げ、その後溶接電流を短絡ピーク電流に上＋１１．さ
せ、短絡終了（アーク再発生）の１１１兆である溶り：
４のくびれを検知し、その信号１こ呼応して溶接電流を
下げ、それからアーク再発生に至らしめる溶接電源の出
力制御り法であって、低レベルにあるアーク再発生１１
、シの電流圃ｈφによって次期過程の溶滴くびれを検知
１ろ信号レベルを決定する。

刃部側 以下、本◇明の−・実施例を説明考る。

本実施例では、溶接ワイヤをノズルを介して所定送給速
度で１ｕ祠に対して送給する一方、」二記７ズルからシ
ールドガスを噴射しつつ、溶接ワイヤと母材との間ζ・
発生するアーク部分を包囲して溶接を行なうとともに、
溶接ワイヤと母材との間で短絡とアーク発生とを繰り返
す消耗電極式アーク溶接法において、上述の第２図に示
す溶接電流波形を出力するＪ：うに溶接電源を制御する
。

第３図は第２図に示す短絡からアーク発生に移行する際
の溶滴にくびれが生じてからアーク発生に至る過程にお
ける電流電圧波形を拡大して示したものである。

溶滴のくびれを溶接電圧の変化により検知して、溶接電
流をアーク内発生時のスパッタの発生な抑；ｌ＋ｌＩ　
ｔ−るのに最適である電流値に低下させる。１７二目褒
ケーブルによる内部インダクタンスか適正でＪ・）ると
きには、溶滴のくびれによる電圧の変化分△Ｖ。

を検出した１１，１刻ｔ、において、溶接電流を実線　
ｄで示すように適正なアーク再発生型；寵Ｉｌｌ！Ａ−
：で低下させる。

溶接ケーブルの状態によって内部インダクタンスが変動
し１１ｉｊ述したように、電流減少率ＩＪ変動する。内
部インダクタンスが犬で゛電流減少（・τか小さければ
、電流は破線　ｂて示すよ−）に１諷やかに下１；ニド
腰電；ノ１らを時刻　；、で低下させるとアーク出発生
時のレベルは適正値ＩＲＡｏより高いレベルで゛あるｌ
１ｌｉＡ１になる。しだ力・って、アークのエネルギー
か大となり、スパッタを発生させる。また、内部インダ
クタンスか小で電流減少率か火すげれば、電流は破、ｔ
ｊｊｌ　ｃで゛示すように急激に下降し、電流を時刻　
［７：で゛低下さぜるとアーク再発生時のレベルは適正
値■ＲＡｏより低レベルであるＩ灰になる。

したがって、アーク発生に至らない場合が生じる。

そこで、本発明では、アーク再発生時の電流ＩＰｐを監
視して、破線　ｂの状態、即ち、溶接ケーブルのインダ
クタンスが大で、電圧の変化分△＼パ。

を検出したときに電流を低下させるとアーク再発生時の
電流か適１１値ＩＲＡｏより高レベルであるｌ１２Ａ＋
になるとぎには、溶２Ｇ％（１’）＜びれ時の溶接電圧
の検知レベ足を△＼仁、上り代い△Ｖ１にする。そしζ
、次の）容滴にくびれか生じてアーク発生に至る過程に
おいて、電圧の変化分△■１を検出した時刻Ｅ１におい
て溶接電流を実線　ｄで゛示すように低下させると、ア
ーク内発生時の電流は適正な電流値ＩＲＡｂになる。一
方、破＃’ｌｉ　Ｃの状態、即ち、溶接ケーブルのイン
ダクタンスが小で、電圧の変化分　△＼′０を検出した
ときに電流を低下させるとアーク再発生時の電流か適正
値ＩＲＡ。より低レベルであるｌ吸になるときには、溶
滴のくびれ時の溶接電圧の検知レベルを△＼ｉ　、、　
Ｊ、り高い△■２にする。そして、次の溶’ａ：’ａに
くびれか生じてアーク発生に至る過程におい′こ、電圧
の変化０八■２を検出した時刻　Ｌ３において溶接電流
を実線　ｅで示すように低下させると、アーク１１１発
生時の電流は適正な電流値１匹、ｉこなる。

スパッタの発生を抑１１１）ル且つ溶接を安定して絹１
続させるだめのアーク再発生電流ＩＩ２八としては、３
　ｏ〜１５０Ａか望ましく、溶滴のくびれを検知してか
らアーク１１Ｊ発生に全るまでの時間は］旧）＝　５　
ｔｌ　（ｌμｓｅｃで゛あることも知見しているところ
であり、従って、アーク再発生型：′！１ｊＩＲへの）
１１８ｉ（Ｄ　（Ｉｉ’＋Ｉ詰０１．ｉｉ・ｉのくびれ
の電圧検知レベル△＼１１．は以′　上の点を肩鼓して
ｊ首当に定められるもので′ある。１なお、第２図、第
３図に示す電流電月−波形１，１模式的に表わしたにす
ぎす、電；嘉と電圧のレベル、及び１１、）間のレベル
も割合を小１もので゛はない。

第・・１し１は−上述の制御を行なう制御装置１１１の
（１“〜成を示しており、電圧検出器１は溶接１・−チ
２を介し一ζ送給ざ・れる浴接ワイヤ：＆と、７を接１
：↓本（１１との間のｌ罹の（往（−を１４２出する。

比較器５で・は電圧検出器］からの溶接電圧とくびれ（
ケミ知レベル設定器６からのくびれ検知レベルとを比較
し、）ｉ：？按電圧かくびれ検知レベルより高くなると
、電流切（）回路７にλＩして溶接電流をアークＩＩｉ
発生電；Ａムよでｌｌｊ渾させるだめの信号を出力する
。電流切替回路７の出力信号にＪ：す、ｉＦｉ按電源１
０か制御され溶接電流が制御される９、電；イこ検出器
８は溶接電流を検出し、最小値記憶２：ζ１ｊは溶滴に
くびれが生し続いて溶滴か破断上てアーク発生に至る過
程における溶接電流の最小値すなわちこのときのアーク
再発生電流を記憶する。

くび」を検知レベル設定器６では、最小値記憶器９から
の７−　り内発生電流を表わす信号に応じて、くびれ１
り鳳１ルベルの設定値か変更される。すなわち、最小値
記伯、２：門の出力信号力伏外ければ、溶接ケーブルの
内部インダクタンスが大で電流減少率か小であるので、
くびれ検知レベルの設定値を低くし、最小値記憶器９の
出力信号が小さければ、内部インダクタンスが小で電流
減少率が大であるので、くびれ検知レベルの設定値を高
くする。この変更されｌこくびれ検知レベル設定値は比
較器５にｉｉえられ、比較器５ではこの変更されたくび
れ検知レベル設定値と溶接電圧とを比較する。この結果
、次回の１１を滴にくびれが生じてからアーク発生に至
る過程においては溶接電圧がこの変更されたくひ′れ検
知レベル設定値になると、比較器５は信号を電流切朴回
路７に供給する。そして、溶接電流はアーク再発生時に
おいて適正なアーク内発生電流ｌ１２Ａ、になるように
減少する。

上述の過程は、溶接か進行している１１１珪°ｖ）り返
される。従って、ｌｊ量按ケーブルの状態に、）、っ′
ζ内部イングクタンスが変動しても、スパック発生か少
ない安定した溶接か行なえる。

なお、上記実施例で・は、溶滴のくびれを）１ト接゛屯
圧の変化により検知したが、このｉｉ’；　！（・ｊの
くびれ１・７７知を溶接ワイヤと１１丹旧１１１の抵抗
の変化など池のツノｉ去により１丁なうことらでｂ、そ
れ１こ従っ−こ、くひ゛れ（クエ知レベルの設定値の＋
ｆｆｉ川り弓′（なることは１．うまでもない。

力迷 以上説明したように、本発明においては、ＩＬい・ベル
にあるアーク再発生時の溶接電流に応じて次期過程の溶
滴くびれを、検知する基ｉ１１．値で・ある信号レベル
を決定するようにしたから、溶接ケーブルによる内部イ
ンダクタンスの変動に対してアーク再発生時の溶接電流
と適正値に保持することかでき、スパッタの発生量を少
なくして作業性の良好な溶接を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

Ｉｆ　、１図はｉ；ｃ木の溶接電源の溶接電流出力波形
を示す波形図、ｒ、＋、　、、図は本発明を適用した溶
接電源の溶接止１ｆＩｌ：ど；ｉｉ接雷電圧出力波形を
示す波形図、第３図１，１第２図の部分拡大図、第・を
図は本発明を適用した溶接’ＩＬ　ｊ！！：ｊの制御装
置の一実施例を示すブロック図である。 １・・・電圧検出器、３・・・溶接ワイヤ、４・・・溶
接母料、５・・・比較２：１．６・・・くびれ検知レベ
ル設定器、７・・・電’／Ｑ切（；・回路、８・・・電
流検出器、９・・・最小値記憶器、］（）・・・溶接電
源。 特許出願人　株式会社神戸製鋼所 代理人　弁理士青白　葆外２名 第１図 第２図 第３図 ■ 第４図 ８

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）消耗電極を所定送給速度で母４・、］にｊ＝ｔ　
   して送給する一方、ノズルからシールドカ゛スを噴射し
   つつ、？）１耗電極と（ｉＪ月との間で発生するアーク
   部分を包囲して溶接を行なうとともに消耗電極とは４１
   との間で短絡とアーク発生とを繰り返すｉｉ’７耗電置
   式装−ク溶接法において、短絡直後に溶接電流を１・げ
   、その後、所定の短絡ピーク電流に士別さぜ、デー２１
   １１発生の１１０兆である溶滴のくびれを検知し、その
   １３号に呼応して溶接電流を戚レベルの値１．八に低下
   させ、それからアーク再発生に至らしめる溶按電ｉ原の
   出力制御方法であって、その賎レベルにある７−ク再光
   上１１、贋の溶按電流値穣へに応じて次期過程の１１ｆ
   滴のくびれを検知する基（（（レベルを決定することを
   特徴とする溶接電源の出力制御方法。