JPS60145277A - 溶接電源の出力制御方法 - Google Patents

溶接電源の出力制御方法

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JPS60145277A
JPS60145277A JP112884A JP112884A JPS60145277A JP S60145277 A JPS60145277 A JP S60145277A JP 112884 A JP112884 A JP 112884A JP 112884 A JP112884 A JP 112884A JP S60145277 A JPS60145277 A JP S60145277A
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welding
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arc
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Takaaki Ogasawara
小笠原 隆明
Tokuji Maruyama
徳治 丸山
Masaharu Sato
佐藤 正晴
Yukio Toida
樋田 幸雄
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Kobe Steel Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/124Circuits or methods for feeding welding wire
    • B23K9/125Feeding of electrodes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K9/09Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
    • B23K9/091Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits

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】 退1汐?ii 本発明は消耗電極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方法における溶接電源の
出力制御方法に関する。
従迷扶箱 − 第1図は短絡とアーク発生とを交互に繰り返す消耗電極
式アーク溶接法の溶滴の形成と移行の過程を示しており
、1は消耗電極(以下、溶接ワイヤという)、2は溶接
ワイヤ1の先端に形成された溶滴、3はアーク、4は溶
融池すなわち母材である。(、)は溶滴2が溶融池4と
接触した短絡初期状態、(b)は溶滴2と溶融池4との
接触が確実となって溶滴2が溶融池4へ移行している短
絡中期状態、(c)は溶滴2が溶融池4側へ移行して溶
接ワイヤ1と溶融池4との開の溶滴2にくびれが生じた
短絡後期状態、(d)は短絡が破れて溶接アーク3が発
生した瞬間、(e)は溶接ワイヤ1の先端が溶融して溶
滴2が成長するアーク発生状態、(4)は溶滴2が溶融
池4と短絡する直前のアーク発生状態を夫々示し、(a
)〜(f)の過程が繰り返される。
上述の短絡とアーク発生とを繰り返す消耗電極式アーク
溶接方法に用いる従来の溶接電源では、略定電圧特性の
電源と電流の立上りを制限するりアクドルとを組み合せ
て出力制御を行なっていた。
この場合の溶接電流と溶接電圧の波形を第2図に示す。
すなわち、溶接ワイヤ先端の溶滴と溶融池との短絡によ
り、溶接電圧は急激に低下し、溶接電流はりアクドルと
外部抵抗等により定まる時定数で上昇していく。そして
、溶接ワイヤ先端の溶滴の溶融池への移行4(終了して
アークが再発生すると、溶接電圧は急上昇し、溶接電流
、はりアクドルとアークを含む外部抵抗等により定まる
時定数で低下する。
しかるに、上述の従来の溶接電源を用いた場合、短絡の
直後の瞬間とアークが発生する瞬間にスパッタの発生す
ることが知られている。これは、第1図(、)に示すよ
うに、短絡の直後の溶滴2と溶融池4との接触部Aの断
面積が小さいとぎ、すなわち、溶滴2の溶融池4への移
行が進まないうちに溶接電流力伏キくなると、短絡が破
れてアークが発生し、この時にスパッタを発生させる。
また、第2図に示すように、アークの発生時には、溶接
電流は最も大きい値となり、アークの反撥エネルギーに
よりスパッタを発生させる。
本発明者等は、上述のスパッタの発生原因に鑑みて、ス
パッタ発生量を減少させるようにした溶接電源の出力制
御方法を既に提案した。これは、溶接電流を第3図に示
すように制御する。すなわち、溶接ワイヤ先端の溶滴が
溶融池と短絡すると、溶接電流を低電流IDに下げるこ
とにより、短絡直後のスパッタの発生を防止する。さら
に、この低電流■、を溶滴と溶融池との接融を確実にす
るために期間T、のあいだ保持する。期間T、が経過す
ると、溶接電流を高レベルである電流IgPに上昇させ
て、溶滴の溶融池への移行を促進させる。
溶滴の溶融池への移行が進み、溶滴にくびれが生゛して
アーク再発生の前兆が検知されると、溶接電流を低レベ
ルである電流I、に下げることにより、アーク発生時の
エネルギーを低下させ、スパッタの発生量を減少させる
。アークが再発生すると、溶接電流を高レベルである電
流IAPに上昇させ、溶接ワイヤ先端に溶滴を形成させ
る。そして、所定期間′rAPか経過すると、溶接電流
を低レベルである電流TABに低下させ、溶滴が溶融池
と短絡するまでこの電流IABを保持する。第3図に示
す溶接電流の変化の状態(a)、(b)、・・・・・・
、([)は、上述の第1図の(a)、し)、・・・・・
・、(f)で示す溶滴の形成と移行の過程の夫々に対応
している。
しかるに、上述の溶接電源の出力制御方法においては、
溶接を開始する際には、溶接ワイヤ先端に溶滴が形成さ
れていないので、溶接ワイヤと母材とを短絡させたとぎ
に、溶滴と溶融池との接触を確実にするための期間Tj
、は無意味となる。一般に、このむだ時間は1〜3II
lsecであり、少なくともこの時間はアークスターF
が遅れることになる、実際には、この期間に未溶融の溶
接ワイヤが送給されるので、溶接ワイヤ先端が溶融して
アーク発生に至るまでの短絡期間が長くなる。
また、第2図に示す溶接電流と溶接電圧を出力する従来
の溶接電源では、溶接を開始する際に、未溶融の溶接ワ
イヤと母材とが短絡した時から溶接電流は立上るものの
、リアクトルで制限されて溶接電流の増加の割合が小さ
く、このため、アークスタートに時間を要しでいた。
このアークスタートの遅れは、自動溶接においてとくに
悪い影響を与えるものであった。
発明の目的 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、溶接を開始す6際のアークスタートの遅延を防止
した溶接電源の出力制御方法を提供することである。
発明の概要 溶接母材と送給される消耗電極との開で短絡とアーク発
生とを繰り返す消耗電極式アーク溶接法において、溶接
母材と消耗電極との開で短絡が生じる直前にアークが発
生しているか否かに応じて、溶接母材と消耗電極が短絡
してから所定レベルの溶接電流を供給する時点を変更す
る。
発明の実施例 以下、本発明の一実施例を説明する。
溶接ワイヤと溶接母材との間で短絡とアーク発生とを交
互に繰り返すアーク溶接方法におし)て、短絡の前に溶
接ワイヤ先端に高温の溶滴が形成されているということ
は、アークか゛発生していることになる。また、短絡の
前に溶滴の温度が低く溶滴が半溶融の状態にある場合は
、アーク切れが生じて加熱が停止されていることになる
。さらに、溶接ワイヤの先端に溶滴が無いかまたは溶滴
が冷えて完全に固まっている場合は、短絡の前に長時間
に亘ってアークが発生していないことになる。
そこで、本発明においては、この短絡の直前にアークが
発生しているか否かに応じて、短絡が生じると所定レベ
ルの短絡電流を供給する時点を変更する。例えば、溶接
を開始する場合には、それ主での長時間アークが発生し
ていないので、短絡すると直ちに高レベルである短絡電
流を供給して、アークスタートの遅れを無くするように
、溶接電源を制御する。
第4図は本発明の溶接電源の出力制御方法を行なう制御
装置の構成を示しており、溶接電圧を検出する溶接電圧
検出回路5が短絡検知回路6とアーク切れ検知回路7の
夫々の入力端子に接続される。短絡検知回路6の出力端
子はオア回路8の第1の入力端子、アンド回路9の第1
の反転入力端子及びアンド回路10の@1の入力端子に
夫々接続される。アーク切れ検知回路°7の出力端子は
オア回路8の第2の入力端子とアンド回路9の第2の反
転入力端子に夫々接続される。オア回路8の出力端子は
スイッチ11の開閉を行なうスイッチ駆動回路12の入
力端子に接続され、アンド回路9の出力端子はスイッチ
13の開閉を行なうスイッチ駆動回路14の入力端子に
接続される。正電圧+■を出力する電源と負電圧−■を
出力する電源との間1こ、スイッチ11とスイッチ13
とが直列に接続される。スイッチ11とスイッチ13と
の接続点P1が抵抗15を介して演算増幅器16の第1
の入力端子に接続され、この演算増幅器16の第1の入
力端子と出力端子との開にコンデンサ17が接続される
。演算増幅器〕6の第2の入力端子は接地される。さら
に、演算増幅器16の出力端子P2は比較器18の第1
の入力端子に接続される。この比較器18の第2の入力
端子は接地され、比較器18の出力端子P、はアンド回
路10の第2の入力端子に接続される。アンド回路10
の出力端子は短絡電流設定回路19の入力端子に接続さ
れ、短絡電流設定回路19の出力端子が溶接電源20の
入力端子に接続される。上述のスイ・ンチ11.13、
抵抗15、コンデンサ17、演算増幅器16並びに比較
器18を含む一点鎖線で囲まれた回路21は、タイマを
構成する。
短絡とアーク発生とを交互に繰り返して溶接が進行する
ときには、溶接電圧検出回路5からの溶接電圧を示す信
号により短絡検知回路6で短絡を検知すると、この短絡
検知回路6の出力が“lligh″レベルになリオア回
路8の出力がHigh”レベルになるとともに、アンド
回路9の出力が“Low”レベルになる。そして、スイ
ッチ駆動回路12が動作してスイッチ11が閉じ、スイ
ッチ駆動回路14が動作してスイッチ13が開く。ここ
で、演算増幅器16の出力端子P2の電圧は抵抗15と
コンデンサ17で定まる時定数で低下していく。端子P
2の電圧が0■以下になると、比較器18の出力端子P
、は“Higf+”レベルになる。この端子P3の信号
はアンド回路10を介して短絡電流設定回路19に入力
され、短絡電流設定回路19から溶接電源20に対して
短絡時の高レベルである短絡電流を出力させるための信
号が入力される。そして、溶接ワイヤ1には短絡電流が
供給される。
短絡とアーク切れが生じていないと外、すなわち、アー
クが発生しているときは、短絡検知回路6とアーク切れ
検知回路7の出力はともに“Lou+”レベルであり、
オア回路8の出力が“Low”レベルになり、アンド回
路9の出力が″High″レベルになる。そして、スイ
ッチ駆動回路12が動作してスイッチ11が開b、スイ
ッチ駆動回路14が動作してスイッチ13が閉じる。し
たがって、演算増幅器16の出力端子P2は正電圧を保
持し、比較器18の出力端子P、は“Loud”レベル
になり、アンド回路10の出力か“Loiu”レベルで
短絡電流設定回路19から溶接電源20に対して短絡電
流を出力させるための信号は人力されない。
アーク発生中にアーク切れか′生じると、アーク切れ検
知回路7かアーク切れを検知し、このアーク切れ検知回
路7の出力か“HigI+”レベルになり、オア回路8
の出力が“’ l(i gb”レベルになるとともに、
アンド回路9の出力か“Loud”レベルになる。
そして、スイッチ駆動回路12が動作してスイッチ11
が閉じ、スイッチ駆動回路14が動作してスイッチ13
が皿き、演算増幅器16の出力端子P2の電圧が抵抗1
5とコンデンサ17で定まる時定数で低下する。端子P
2の電圧が0■以下になると、比較器18の出力端子P
、が“High”レベルになる。その後、溶接ワイヤ先
端の溶滴が溶融池と短絡すると、短絡検知回路6の出力
端子が“HigI+”レベルになり、オア回路8の出力
の′”High″レベルを続け、アンド回路10の出力
を“High”レベルにして、短絡電流設定回路19を
動作させて、溶接電源20に対して短絡電流を出力させ
るための信号を入力する。ここで、溶接電源20は短絡
電流を溶接ワイヤに供給する。
溶接を開始する以前には、アークが発生していないので
、アーク切れ検知回路7が動作し、オア回路8の出力が
“High”レベルであり、アント回路9の出力が“L
ow”レベルである。そして、スイッチ駆動回路12に
よりスイッチ11が開状態にされ、スイッチ駆動回路1
4によりスイッチ13が開状態にされている。したがっ
て、演算増幅器16の出力端子P2は負電圧であり、比
較器18の出力端子P3は“HiFih”レベルである
。この状態で、アークスタートのために溶接ワイヤ1と
溶接母材4とを短絡させると、短絡検知回路6が動作し
て、この短絡検知回路6の出力端子が“HigI+”レ
ベルになる。そして、アンド回路10の出力が”IIi
gh”レベルになり、短絡電流設定回路19が動作して
、溶接電源20に対して短絡電流を出力させるための信
号が入力され、溶接電源20は高レベルである短絡電流
を出力する。すなわち、アークスタートのときは、溶接
ワイヤを母材に短絡させると直ちに高レベルである短絡
電流を供給する。そして、短時間で溶接ワイヤの先端に
溶滴を形成し、溶滴の破断によりアークを発生させる。
第5図は短絡時における短絡電流の立ち上りの状況を示
しており、アークスター1時には短絡が生じると直ちに
短絡電流が立ち上り、溶接が行なわれる定常時には短絡
が生じてから一定時間後に短絡電流が立ち上る。また、
従来の溶接電源を用いた場合しこは、短絡電流の上昇率
は低い。
なお、上述の実施例では、短絡とアーク切れの検知を溶
接電圧の変化を検知して行なうが、この短絡とアーク切
れの検知を溶接電流の変化を検知して行なうこともでき
る。
発明の詳細 な説明したように、本発明においては、溶接母材と消耗
電極との間で短絡が生じる直前にアークが発生している
か否かに応じて、溶接母材と消耗電極が短絡してから所
定レベルの溶接電流を供給する時点を変更し、短絡が生
じる直前にアークが発生していないと、短絡が生じると
直ちに高レベルな溶接電流を供給するようにしたから、
アークスタートの遅れを無くすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は溶滴の形成と移行の過程を示す図、第2図は従
来の溶接電源を用いた場合の溶接電流と溶接電圧の波形
を示す図、第3図はスパッタ発生。 量を減少させるようにした溶接電源の出力制御方法にお
ける溶接電流の波形を示す図、第4図は本発明の溶接電
源の出力制御方法を行なう制御装置の構成を示すブロッ
ク図、第5図は本発明の方法における短絡電流の立ち上
りの状態を示す図である。 1・・・溶接ワイヤ、3・・・アーク、4・・・溶接母
材、 5・・・溶接電圧検出回路、6・・・短絡検知回
路、 7・・・アーク切れ検知回路、19・・・短絡電
流設定回路、20・・・溶接電源、21・・・タイマ。 特許出願人 株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士青山 葆外2名

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)溶接母材と送給される消耗電極との開で短絡とア
    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
    、溶接母材と消耗電極との開で短絡が生じる直前にアー
    クが発生しているか否かに応じて、溶接母材と消耗電極
    が短絡してから所定レベルの溶接電流を供給する時点を
    変更することを特徴とする溶接電源の出力制御方法。
  2. (2)短絡が生じる直前にアークが発生しているか否か
    を溶接電圧の変化」こより判断する特許請求の範囲第1
    項に記載の方法。
  3. (3)短絡が生じる直前にアークが発生しているか否か
    を溶接電流の変化により判断する特許請求の範囲第1項
    に記載の方法。
  4. (4)短絡が生じる直前にアークが発生している場合に
    は所定レベルの溶接電流の供給を遅くし、短絡が生じる
    直前にアークが発生していない場合には所定レベルの溶
    接電流の供給を早くする特許請求の範囲第1項に記載の
    方法。
JP112884A 1983-08-11 1984-01-06 溶接電源の出力制御方法 Granted JPS60145277A (ja)

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US06/596,686 US4546234A (en) 1983-08-11 1984-04-04 Output control of short circuit welding power source
DE8484104601T DE3479303D1 (en) 1983-08-11 1984-04-24 Output control of short circuit welding power source
EP84104601A EP0133448B1 (en) 1983-08-11 1984-04-24 Output control of short circuit welding power source
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1570937A3 (en) * 2004-02-23 2008-01-02 Lincoln Global, Inc. Short circuit arc welder and method of controlling same

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JPS56111574A (en) * 1980-02-06 1981-09-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Output control device of power source for welding

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