JPS6039469B2 - 消耗電極式ア−ク溶接機 - Google Patents

消耗電極式ア−ク溶接機

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JPS6039469B2
JPS6039469B2 JP8381376A JP8381376A JPS6039469B2 JP S6039469 B2 JPS6039469 B2 JP S6039469B2 JP 8381376 A JP8381376 A JP 8381376A JP 8381376 A JP8381376 A JP 8381376A JP S6039469 B2 JPS6039469 B2 JP S6039469B2
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登喜彦 生田
守男 滝川
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電極の直径に応じた消耗電極送給速度を設定
するための切替え回路を用いることなく、任意の直径の
消耗電極に対してアーク電圧と溶接電流との一元調整を
行う消耗電極式アーク溶接機に関するものである。
消耗電極を使用する自動熔接機又は半自動溶接機におい
て定電圧特性を有する溶接電源を使用する場合には、溶
接電圧及び溶接電流を適正な値に調整しなければ良好な
熔接結果を得ることができない。
そのため従来は溶接電源の出力電圧を調整することによ
り溶接電圧を調整し、溶接電流が消耗電極の送給速度に
略比例することから消耗電極の送給速度を調整すること
により熔接電流を調整している。しかし溶接電圧及び溶
接電流を個々に調整すると、第1図に示すようにアーク
の持続が不能な部分も生じる。すなわち、第1図は、横
軸に電流laをとり、縦軸に溶接電圧(アーク電圧)V
aをとって示したもので、溶接電源の出力電圧調整範囲
は最大出力電圧Vmaxと最小出力電圧Vminとの間
にあり、また消耗電極送給速度で定まる溶接電流の調節
範囲は消耗電極送給用電動機に‐よって定まる最高速度
に対応する最大溶液電流lmaxとアークが持続する程
度に定められた最低速度に対応する最小熔薮電流lmi
nとの間にある。これらVmax,Vmin,lmax
及びlminに囲まれた範囲のうち符号Aで示した範囲
は、消耗電極と被溶接物との間でアークの持続が可能な
範囲であるが、斜線を施した符号Bで示した範囲は、ア
ークの持続が不能になる範囲を示している。このように
、溶接電圧と溶接電流とを個々に調整すると、ァークの
持続が不能な範囲Bに設定することともあり、特に初心
者にとっては、これらの組み合わせの最適な設定を行う
ことが困難であった。そこで、溶接電圧と溶接電流とを
一つの調整器で設定できるようにしたいわゆる一元調整
式の溶接機も製作されているが、これらの溶接機におい
ては直径の異なる消耗電極ごとに、溶接電圧と溶接電流
との関係が適正になるように設定するための切替スイッ
チ(以下電極蓬切替スイッチという)を使用していた。
したがって従来の一元調整可能な溶接機においては、こ
の電極蚤切替スイッチが消耗電極の直径に応じて適正値
に設定されていないと適切な溶接電圧と落髪電流との関
係を得ることができず、切替スイッチの切替を忘れたり
誤ったりした場合には良好な溶接結果を得ることができ
ない欠点があった。すなわち、前述した第1図において
、一点鎖線比。
は、最も一般的な下向きの突合せ溶接を行うときの最良
の溶接結果が得られる溶接電圧と溶接電流との関係を示
したもので、二点鎖線比は、溶接電圧と溶俵電流との一
元調整化のために、上言己一点鎖線比。に近似するよう
に制御された溶接機の出力特性を示している。△則ま、
溶接電圧と溶接電流との関係をわずかに変化させること
ができるようにした消耗電極送給速度の調整幅を示し、
この調整幅は、溶接機の出力特性を示す二点鎖線Hoを
一般的な最適溶接条件を示す一点鎖線比。と全範囲にわ
たって一致させることが困難なために誤差分を補い、さ
らに立向、横向、上向等の溶接姿勢の溶接、初層の溶接
、隅肉熔接等の種々の溶接条件に最適な設定をするため
のものである。ここで、例えば、溶接機の一元調整器(
例えば溶接変圧器のタップの切換器)を二点鎖線比上の
一点TI川こなるように設定し、このとき直径が1.2
側の消耗電極を使用するとすれば、溶接電圧と溶接電流
とが、TIOの位置になるように微調整器を調整する。
このときの溶接電流を112とする。また、TIOの位
置で前述した微調整器△日が得られるように消耗電極送
給速度の微調整器の設定範囲を設定すると、直径1.2
職の消耗電極を使用した場合の溶接電流値は112土△
10となる。次に、一元調整器及び微調整器の設定値を
そのままにしておいて、直径が0.8 1.0及び1.
6肋の消耗電極で溶接した場合を考える。まず、一般に
溶接電流1〔A〕(横機軸)と消耗電極送給速度F〔肌
/min〕との間には、第2図に示すような関係がある
。同図の各直線に付された数値0.8、1.止 1.2
及び1.6は、それぞれ消耗電極の直径を示している。
同図の各直線が示すように、同一の消耗電極送給速度F
Iにおいては消耗電極直径が大なる程、溶接電流が増加
している。この事実から、第1図において、一元調整器
及び微調整器を一定にし、かつ亀極切替スイッチを直径
1.2勾の消耗電極に相当する設定位置に維持したまま
で、直径0.8 1.0又は1.6柵の消耗電極に変更
すると、溶接電圧と溶接電流との関係を示す動作点‘ま
溶接機の最大出力電圧を示す直線Vmaxに略平行な直
線VIO上のそれぞれ符号t8,tlo及びt16で示
された点に移動する。したがってこれらの点t8,tl
o及びt16を中心にして前述した微調整器によって消
耗電極の送給速度を調整することにより得られる溶接電
流値の範囲は、それぞれ18±△10&110±△10
1及び116±△106となる。尚ここで△10&△1
01、△106はそれぞれ直径0.8職、1.仇松、0
.6柵の消耗電極に対して直径1.2肋の消耗電極にお
いて説定したのと同じ送給速度の微調整幅に対応する溶
接電流の変イの富を示す。これらの値は第2図から容易
に判るように同じ送給速度であっても直径が大きくなる
程溶接電流の変化率が大きくなるため、△108<△1
01<△10く△106の関係にある。したがって直径
の異なる消耗電極を同一条件で用いると、これらの電流
値の範囲は、適正な溶接電流値112土△10の範囲と
重なる部分が小さくなるため、最適な溶接電圧及び溶接
電流で溶接することが難しくなる。
したがって従来の一元調整の機能を備えたアーク溶接機
においては、上記の問題を解決するために使用する消耗
電極の直径に応じて、溶接電圧と熔接電流との出力関係
を補償するための電極功替スイッチが必要不可欠であっ
た。本発明は、熔接電圧と熔接電流とを一つの調整器で
設定できる一元調整機能を備えた消耗電極式アーク溶接
機において、電極蓬切替スイッチを除去し、熔接電圧と
溶接電流との関係を微調整するための微調整器に電極蓬
切替スイッチの機能を兼備させた消耗電極式アーク溶接
機を提供したものである。第3図は、本発明のアーク溶
接機の動作の原理を説明する線図である。
同図において、la(横軸)は溶接電流、Va(縦軸)
は溶接電圧、Vmax,Vmin,lmax及びlmi
nはそれぞれ溶接電源の最大出力電圧、最小出力電圧、
最大出力電流及び最小出力電流、一点鎖線日のは一般的
な溶接の最良の熔接結果が得られた溶接電圧と溶接電流
との関係を示しており、二点鎖線比は一点鎖線比oに近
似した一元調整機能を有する溶接機の出力特性、△日は
個々の溶接に応じた最適値を得るための調整幅である。
TI川ま後述する第5図に示す一元調整器の一部を構成
する固定用変圧器に設けられたタップTI乃至T15の
うち、タップTIOを選択した場合の動作中心である。
ここで例えば直径が1.2肋の消耗電極を使用するとき
には、溶接電圧と熔接電流との関係がTIOの位置にな
るように消耗電極送給速度の微調整器の設定値の中心を
選定する。
このときの溶接電流は112であり、TIOの位置で調
整幅△日を得るのに必要な最小の電流調整幅を持つ熔接
電流値は112±△10である。次に一元調整器及び微
調整器を、直径1.2肌の消耗電極を使用する場合の状
態に維持したままで、消耗電極を直径0.&1.0及び
1.6肋の消耗電極に変更すると、これらの溶接電圧と
溶接電流との関係は溶接機の最大出力電圧を示す直線V
maxに略平行な直線VIO上のt8,tlo及びt1
6で示された点に移動する。このときの各溶接電流の中
心値はそれぞれ18,110及び116となる。上記の
動作は第1図を用いて説明した従来の装置と同じである
。この場合に、本発明のアーク溶接機においては、電極
蓬切替スイッチを取り付けないので、上述した必要最小
の電流調整幅を満足させるために、消耗電極送給速度の
微調整幅を広い範囲に設定する。したがって溶接電流の
変イ靴藩士△1が広くなる。このとき直径0.8、1.
0、1.2及び1.6職の各消耗電極を用いたときに実
際に流れる溶接電流値は18±△18、110十△11
0 112±△112及び116±△116となる。(
但し、速度送給の微調整幅が一定であっても、電極の直
径が大きくなると溶接電流の変化率が大きくなるため△
18く△110く△112<△116の関係になる。)
この消耗電極送給速度の微調整幅は、0.8帆から、1
.6側までのいずれかの消耗電極を用いた場合にも、溶
接電流の変イの富±△1内で適正な溶接条件範囲Ho±
△日を選定できるように定められる。
即ち、第3図に示すように、0.8肌の直径の電極を用
いた場合の溶接電流の最大設定値18十△18‘こ対す
る電圧がHo十△日とVIOとの交点の電圧又はこれよ
り下の電圧になり、且つ1.6肋の直径の電極を用いた
場合の溶接電流の最小設定値116−△116に対する
電圧がHo−△日とVIOとの交点の電圧又はこれより
上の電圧になるように、微調整幅を定める。このように
すれば、0.8肌から1.6側までのいずれの直径の電
極を用いた場合でも微調整器を調整することにより溶接
電圧と溶接電流の関係な適正な溶接条件範囲Ho±△日
に設定できる。なお、このように微調整器によって調整
できる電流の変化幅を従釆の溶接機よりも広くすると、
一元調整器で設定される熔接電圧及び熔接電流値が小さ
いときには、溶接機の最小出力電流値lminが従来よ
りも小電流で略零の1′minとなって、アークの持続
が困難な範囲B′が生じる。
このようなアークの持続が不能になる範囲B′が発生す
るのを防止するためには後述する第4図及び第5図に示
すように最低送給速度設定電圧回路を設けて、溶接機の
最小出力電流の低下を防止すればよい。このようにすれ
ば熔接電圧及び溶接電流が小さいときでも最適熔接条件
から若干外れることになるがアークが持続する溶接条件
が得られることになる。次に第4図及び第5図を参照し
て本発明の実施例を説明する。
第4図は、本発明の消耗電極式アーク溶援機の一実施例
の消耗電極送給速度の制御部分の構成を概略的に示した
もので、同図において1は図示を省略した定電圧特性の
溶接電源から電力が供給されるアーク溶接部から入力を
得て溶接電圧又は溶接電圧に関連する電圧、例えば溶後
電源から一定電圧を差し引いた電圧、EIの増減に対応
して増減する電圧を出力する溶接電圧変換回路、2は任
意の直径の消耗電極に対して適正な送給速度を得る特定
の電圧範囲内で調整された電圧を出力して消耗電極送給
速度の微調整を行うための特定電圧設定回路である。ま
た3は溶接電圧変換回路1の出力電圧と後述する出力特
性補正回路5の出力電圧と特定電圧設定回路2の出力電
圧と消耗電極送給電動機の誘起電圧との和の電圧を入力
として出力をサイリスタSCR31のゲート・カソード
間に供給する位相制御回路であり、4は熔接電圧変換回
路1の出力電圧と特定電圧設定回路2の出力電圧と出力
特性補正回路5の出力電圧の和が過小のときに、アーク
を持続できる最低の消耗電極速度を与える電圧を出力す
る最低送給速度設定回路である。出力特性補正回路5は
一般的な溶接で最良の溶接結果を得る熔接電圧と溶接電
流との関係を示す特性と溶接機の出力特性との差を補正
するために固定の電圧を設定して供給する回路である。
第5図は、本発明の消耗電極式アーク溶接機の具体的な
実施例を示した接続図である。
同図においてWIはタップTI乃至T15が設けられた
入力巻線と出力巻線SI乃至S5とを有する出力電圧が
固定の変圧器で、入力巻線の両端に電源電圧EOが印加
されている。変圧器WIの出力巻線SIは入力巻線が電
源の一端と変圧器WIのタップを選択するタップ選択器
Tsとの間に接続された調整用変圧器W2の出力巻線S
IIと直列に接続され、出力巻線SIとSI1との直列
回路の両端の電圧が消耗電極11と被溶接物12との間
に印加されている。変圧器WIの出力巻線S2は調整用
変圧器W2の第2の出力巻線SI2と直列に接続され、
両巻線S2及びSI2の出力電圧の和又は差の電圧EI
が溶接電圧変換回路1の整流器DRIIに入力されてい
る。溶接電圧変換回路1では整流器DRIIの出力が抵
抗器RI1、及びコンデンサCIIによって平滑整流こ
れ、更に定電圧ダイオードZDIIにより一定電圧が差
し引かれた後抵抗器R12及びR13により分圧されて
出力電圧虫′1が得られる。なおこの定電圧ダイオード
ZDIIはアータの維持に必要な最低の電圧(例えば8
V程度)よりも若干低い電圧のものが用いられて、入力
電圧の変化率を大きくする役割を有している。特定電圧
設定回路2は、変圧器WIの出力巻線S3の出力電圧を
整流する整流器DR21及びDR22を備え、これらの
整流器で全波整流された出力が抵抗R21を介して定電
圧ダイオードZD21の両端に印加されている。定電圧
ダィオ−ドZD21の両端に得られる一定電圧は微調整
用の可変抵抗器R20の両端に印加され、可変抵抗器R
20の酒動子にァノードが接続されたダイオードDR2
0を通して特定電圧設定回路2の出力電圧E′2が得ら
れるようになっている。ここで定電圧ダイオード血21
の端子電圧は、第3図で説明した溶接電流の調整幅△1
に相当するように設定される。位相制御回路3は変圧器
WIの出力巻線S5、整流器DR31及びDR32、抵
抗器R31乃至R36、定電圧ダイオードZD3 1、
トランジスタTR3 1及びTR32、パルストランス
PTI並びにコンデンサC31乃至C33より構成され
ている。最低送給速度設定回路4は、前述した溶接電圧
変換回路1のコンデンサCIIの端子電圧を分圧する抵
抗器R41及び可変抵抗器R42と、可変抵抗器R42
の両端に並列接続された定電圧ダイオードaD4 1と
、可変抵抗器R42の摺動子と整流器DR20のカソー
ドとの間に接続された整流器DR41とからなり、整流
器DR41のカソードと定電圧ダイオードZD41のァ
ノードとの間に電圧E′4を出力する。
ダイオードDR20とDR41はOR回路を構成してい
るためにこの電圧84は、第3図で説明したように溶接
機の最小電流lmjn以下にならないように消耗電極送
給速度を増加させて、ァークの持続が不能な範囲8を除
去するためのものである。すなわち、溶接電圧変換回路
1の出力電圧E′1と特定電圧設定回路2の出力電圧E
′2と後述する出力補正回路5の出力電圧E′5との和
の電圧が最低送給速度設定回路の出力電圧E′4よりも
4・さくなると、この電圧E′4の消耗電極送給電動機
Mの電機子電圧との差電圧が、後述する位相制御回路3
に供給されるので、電動機Mは電圧E′4で設定された
最低の速度、すなわちアークを安定に持続させる速度で
消耗電極を送給する。電動機Mの電機子には、固定用変
圧器WIの2次巻線S4の出力電圧が、整流器DR33
及びDR34と位相制御回路3の出力電圧によって位相
制御されるサイリスタSCR31と抵抗器R37とを適
して供給される。出力補正回路5は整流器DR51及び
DR52と抵抗器R51及びR52と定電圧ダイオード
■51とにより構成され、定電圧ダイオードZD51の
両端に一定電圧虫′5を出力する。
この電圧E′5は、溶接電圧変換回路1の出力電圧E′
1と特定電圧設定回路2の出力電圧E′2との和の電圧
から差し引かれる。この電圧EI+82一E′5は、前
述した位相制御回路3に供給されて消耗電極送給電動機
Mを制御する。即ち、ア−ク電圧又はアーク電圧に関連
する電圧EIが低下するか、或いは電動機の負荷の減少
によって電機子電圧が増加して電圧E′1十E′2−E
′5が減少すると、抵抗器R34の端子電圧の低下によ
りトランジスタTR31のェミツタからベース及びコレ
ク夕へ流れる電流が減少し、コンデンサC32にの充電
速度が低下し、単接合トランジスタTR32の導通位相
が遅れてトランスPTに発生する点弧パルスの位相が遅
れる。従ってサィリスタSCR31の導通角が減少して
、電動機Mの速度が低下し、消耗電極送給速度の低下に
よってアーク長を一定値に保持する。また電圧BI+E
′2一E′5が増加したときは上記と逆の動作になる。
上記実施例において、溶接電圧と溶接電流との一元調整
は、変圧器WIのタップTI乃至T15を切り替えるこ
とにより行なわれる。
即ち、タップを切り替える落髪電圧が変化し、この溶接
電圧の変化は熔後電圧変換回路1により検出されて消耗
性電極送給用の電動機Mの回転速度を自動的に変える。
溶接電流は消耗性電極の送給速度に略比例するため、タ
ップを切り替えることにより溶接電圧と溶接電流とが一
元的に調整できる。そして適正な溶接条件範囲に入るよ
うに、微調整器としての特定電圧設定回路2の可変抵抗
器R20の調整が行なわれる。即ち可変抵抗器R20の
抵抗値を変えると消耗性電極の送給速度が変わるため、
調整範囲を広くしておけば使用する消耗性電極の直径に
応じて適正な溶接条件範囲に入る溶接電流を微調整器の
調整だけで得ることができる。この場合微調整用の可変
抵抗器R2川ま消耗電極の直径が太いときには第5図の
下方にその調整範囲の中心位置を定めて、同じ溶接電圧
に対して消耗電極の送給速度が小さい範囲で所定の徴調
整ができるように設定し、細い直径の消耗電極を用いる
ときには可変抵抗器R20の調整範囲の中心位置を第5
図の上方に定めて大なる送給速度の範囲で所定の微調整
ができるように設定する。具体的には、例えば可変抵抗
器の調整目盛上にそれぞれの直径に対する調整範囲の中
心位置から所定の微調整幅を明記しておいて調整範囲を
定め、この調整範囲で適宜に調整すれば常に第3図の凡
±△日の範囲で溶接電圧に蓬正な溶接電流が得られるよ
うにして理想的な一元調整を可能とする。また特に目盛
を設けても計器の針の振れやアークの状態を見て適宜に
調整してもよい。なお上記の実施例では、溶接電圧に関
連する電圧として変圧器W1,W2の出力巻線S2及び
S12の出力電圧の和または差の電圧EIを用い、これ
を溶薮電圧変換回路1に入力しているが、この電圧は溶
接電圧に関連して変化する電圧であれば如何なるもので
もよく、また溶接電圧そのものを溶接電圧変換回路に入
力してもよい。
以上のように、本発明によれば、溶接電圧と溶接電流と
を一つの調整器で設定できる一元調整機能を備えた消耗
電極式アーク溶接機に必要とされた電極功替スチッチを
除去し、この切替スイッチの機能を落髪電圧と溶接電流
との関係を微調整するための微調整器に兼ねさせたので
、操作の誤りがなく、溶接位置で操作できる微調整器の
設定のみで良好な溶接結果を得ることができる実益があ
る。
また特許請求の範囲第2項に記載の発明によれば、最低
送給速度設定回路を設けたので、溶接電圧を小さくした
場合でもアークが持続する溶接条件を得ることができる
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の一元調整機能を備えたアーク溶鯵機の
動作を説明するための綾図、第2図は各直径の消耗電極
に対する消耗電極送給速度と溶接電流との関係を示す線
図、第3図は、本発明の一元調整機能を備えたアーク落
髪機の動作を説明する線図、第4図は、本発明の一実施
例のアーク溶接機の消耗電極送給部分の概略を示すブロ
ック図、第5図は、本発明のアーク溶接機の具体的実施
例を示す接続図である。 SCR31・・・・・・サィリスタ、M…・・・消耗電
極送給用電動機、1・・・・・・溶接電圧変換回路、2
・・・・・・特定電圧設定回路、4……最低送給速度設
定回路、3・・・・・・位相制御回路、E1・・・・・
・溶接電圧又は溶接電圧に関連する電圧。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 消耗電極と被溶接物間に出力電圧が設定可能な定電
    圧特性の溶接電源から電力を供給し且つ溶接電圧又は溶
    接電圧に関連する電圧に応じて位相制御されるサイリス
    タにより電動機用電源の出力を制御して消耗電極送給用
    電動機の回転速度を制御することにより消耗電極送給速
    度を変えて溶接電圧と溶接電流とを一元調整する消耗電
    極式アーク溶接機において、溶接電圧又は溶接電圧に関
    連する電圧の増減に対応して増減する電圧を出力する溶
    接電圧変換回路と、任意の直径の消耗電極に対して適正
    な消耗電極送給速度を得る特定の電圧範囲内で任意に調
    整された電圧を出力する特定電圧設定回路と、前記溶接
    電圧変換回路の出力電圧と前記特定電圧設定回路の出力
    電圧との和の電圧を入力電圧として該入力電圧に対応し
    た位相で前記サイリスタを点弧する位相制御回路とを具
    備したことを特徴とする消耗電極式アーク溶接機。 2 消耗電極と被溶接物間に出力電圧が設定可能な定電
    圧特性の溶接電源から電力を供給し且つ溶接電圧又は溶
    接電圧に関連する電圧に応じて位相制御されるサイリス
    タにより電動機用電源の出力を制御して消耗電極送給用
    電動機の回転速度を制御することにより消耗電極送給速
    度を変えて溶接電圧と溶接電流とを一元調整する消耗電
    極式アーク溶接機において、溶接電圧又は溶接電圧に関
    連する電圧の増減に対応して増減する電圧を出力する溶
    接電圧変換回路と、任意の直径の消耗電極に対して適正
    な消耗電極送給速度を得る特定の電圧範囲内で任意に調
    整された電圧を出力する特定電圧設定回路と、前記溶接
    電圧変換回路の出力電圧と前記特定電圧設定回路の出力
    電圧との和の電圧を入力電圧として該入力電圧に対応し
    た位相で前記サイリスタを点弧する位相制御回路と、前
    記入力電圧がアークを持続できない値以下になると前記
    アークの持続に必要な最低の消耗電極送給速度を与える
    電圧を前記位相制御回路に出力する最低送給速度設定回
    路とを具備したことを特徴とする消耗電極式アーク溶接
    機。
JP8381376A 1976-07-14 1976-07-14 消耗電極式ア−ク溶接機 Expired JPS6039469B2 (ja)

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JPS5858148A (ja) * 1981-09-30 1983-04-06 Toshiba Seiyaku Kk 化学吸着紙

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JPS539254A (en) 1978-01-27

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