JPS61253176A - ア−ク溶接用電源 - 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】 産業上の利用分野 本発明は消耗電極である溶接用ワイヤを自動送給して溶
接をおこなうアーク溶接用電源に関するものである。

従来の技術 溶接用ワイヤを被溶接物に接触短絡させて溶滴離脱させ
ることと非接触でアーク発生させ溶滴形成させることを
交互にくり返して溶接する短絡移行溶接のワイヤ短絡時
の溶接出力制御は溶接用変圧器と溶接部に直列に接続さ
れたりアクドルの特性によシ溶接電流を時間的に増加さ
せてワイヤ先端溶融塊にピンチ力を働かせ被溶接物に移
行させていた。また応答性の速い従来の溶接用電源では
あらかじめ制御回路内にコンデンサ、抵抗から成る充電
回路を設けておき、ワイヤ短絡開始時から充電開始して
充電電圧波形に沿って溶接出力電流を屓次増加させるい
わゆる波形制御の方法が採用されてきた。

発明が解決しようとする問題点 前記従来技術によれば下記の２点が問題となる。

第１の問題点はアーク発生時に形成されたワイヤ先端の
溶融塊が自身の振動や溶融池の振動によシ被溶接物に微
接触した場合でも短絡電流が流れる結果、ヒユーズ作用
等によシワイヤ溶融塊が被溶接物に移行せずスパッタと
して飛散してしまう。

＠２０問題点はワイヤ短絡中に短絡電流により十分なピ
ンチ力が得られ、慣性で溶滴離脱、短絡解除、アーク再
生の段階に達しているにもかかわらず短絡電流がさらに
増加する結果、アーク再生時に過大な爆発を引き起しこ
れがスパッタ飛散の原因となる。

本発明はかかる問題点を克服するためにワイヤが被溶接
物に接触短絡した初期段階の第１の時限内は溶接電流値
を極力抑制して短絡を確実なものとし、この後筒２の時
限内は十分な電流を供給してピンチ力を働かせ、溶滴離
脱する第３の時限内は再び溶接電流を低減してアーク再
生時の爆発力によるスパッタ発生を防止し、第３の時限
内でアーク再生失敗したものについては第３の時限以後
に再び十分な電流を供給して作業性を損うことなく円滑
にアーク発生に移行させるものである。

問題点を解決するだめの手段 前記、従来技術における問題を解決するために、本発明
は溶接用ワイヤが被溶接物に接触短絡しているか非接触
でアーク発生しているかを判別する信号を出力する短絡
・アーク検出回路と、前記短絡・アーク検出回路の出力
信号を入力としアーク発生からワイヤ短絡に移行した時
を起点として第１の時限を計数して出力の状態を変える
信号を出力する第１タイマ回路と、前記第１タイマ回路
の出力信号を入力として＠１の時限の計数完了時を起点
に第２の時限を計数して出力の状態を変える第２タイマ
回路と、前記第２タイマ回路の出力信号を入力として第
２の時限の計数完了時を起点に第３の時限を計数して出
力の状態を変える第３タイマ回路と、前記短絡・アーク
検出回路と第１タイマ回路と第２タイマ回路と第３タイ
マ回路の各出力信号を入力の一部とし、ワイヤ短絡中で
前記第１の時限内は最も小なる第１溶接電流値を指示す
る第１のピーク電流値設定信号を出力し、前記第２の時
限内は第１溶接電流値よりも大なる溶接電流値を指示す
る第２のピーク電流値設定信号を出力し、前記第３の時
限内は第１溶接電流値と第２溶接電流値の間の第３溶接
電流値を指示する第３のピーク電流値設定信号を出力し
、前記第３の時限計数後は前記第２のピーク電流値設定
信号と同等もしくはさらに大なる第４溶接電流値を指示
する第４のピーク電流値設定信号を出力する出力制御回
路とで構成される。

作　　用 上記構成によれば、第１の時限内において、溶接用ワイ
ヤ先端と被溶接物との微接触状態が発生しても、溶接電
流値を小なる値としているためスパッタ飛散を防ぐこと
ができ、ワイヤ接触を確実なものとする作用がある。ワ
イヤ先端が被溶接物に確実に接触短絡した第２の時限に
おいては十分大なる溶接電流値が供給される結果、十分
なピンチ力を接触部に与えて短絡解除が促進される。こ
の短絡解除のピンチ力は慣性を有しているので短絡解除
してアーク発生するまで継続させる必要はない。従って
ワイヤ送給量、ワイヤ径等で決まる短絡解除までの時間
は大略法っているのでこの時間内で第２の時限は終了し
、第３の時限に移る。

第３の時限はワイヤ送給量やワイヤ径等により短絡解除
されてアーク発生する確率のきわめて高い期間である。

このアーク発生時の溶接電流値が過大であるとアーク発
生時の爆発力が大きくなり溶融池ワイヤ先端の溶融塊を
吹き飛ばしてきわめて大粒のスパッタを発生させる。本
発明ではこの第３の時限の溶接電流値を第２の時限内の
値よりも十分小なる値に制御してアーク再生時のスパッ
タ飛散を極力抑止させ、第２の時限内で与えたピンチ力
の慣性等にて短絡解除、アーク再生をはかる。

以上の第１〜第３の時限の溶接電流値の制御により大半
のワイヤ短絡は解除されて円滑にアーク再生するが、ワ
イヤ送給速度の溶接物での変動や前回のアーク時に形成
されたワイヤ先端の溶融塊のバラツキ等によりこれらの
時限内で円滑にアーク再生せずに、このままでは突っか
かシ現象を引き起す場合がある。本発明の第３の時限計
数後の第４のピーク電流値はこのような長時間短絡が発
生した場合に再度十分な溶接電流を供給してワイヤ突っ
かがシを防止し、強制的に溶滴移行、アーク再生を促進
する作用がある。

以上、ワイヤ短絡期間中の溶接電流値を時間的に段階制
御することにより円滑にワイヤ先端の溶融塊が被溶接物
に移行してアーク再生し、同時にスパッタ発生をきわめ
て低減させる作用がある。

実施例 本発明の実施例を第１図、および第２図を用いて説明す
る。

第１図において、１は溶接用電源の入力端子、２は溶接
用主変圧器、３は整流、平滑回路部、４は溶接出力制御
素子、５はリアクトル、６は回生用ダイオード、７は分
流器、８は溶接用電源の出力端子、９は通電用コンタク
トチップ、１ｏは溶接用ワイヤ、１１は被溶接物、１２
は溶接電流値検出回路で■８はその出力信号、１３は比
較制御回路でＶＱはその出力信号、１４は短絡・アーク
検出回路でｖｓはその出力信号、１５は第１タイマ回路
でｖＴｌ　は、その出力信号、１６は第２タイマ回路で
ｖＴ２はその出力信号、１７は第３タイマ回路でｖＴ３
はその出力信号、１８は出力制御回路で■Ｐはその出力
信号である。

第２図において（Ａ）、　（Ｂ）、　（Ｃ）、　（Ｄ）
、　（Ｅ）。

（Ｆ）、（Ｇ）はそれぞれワイヤ先端と被溶接物との距
離（７−り長）、ＶＳ信号、ｖＴ１信号、ｖＴ２Ｔ２信
号Ｔ３Ｔ３信号Ｐ倍信号溶接電流の各時間推移を示す図
であり、図中、Ｔ１は第１の時限、Ｔ２は第２の時限、
Ｔ３は第３の時限を示す。

今、第２図の時刻ｔ１゜で前回のアーク期間中に溶融さ
れたワイヤ先端が被溶接物１１に接触短絡したとする。

短絡・アーク検出回路１４はこれを検知して出力信号ｖ
ｓをＨレベルからＬレベルに転じる。

第１タイマ回路１５はこれを検知して出力信号■Ｔ１を
Ｌレベルに転じ、第１の時限Ｔ１を計数して計数完了時
の時刻’１１時にｖＴｌ　をＨレベルに復帰させる（第
２図参照）。第２タイマ回路１６はｖＴｌ　がＨレベル
に復帰したことを検知して出力信号ｖＴ２をＬし災ルに
転じ、第２の時限Ｔ２を計数して計数完了時の時刻’１
２時にｖＴ２をＨレベルに復帰させる（第２図参照）。

第１図の第３タイマ回路１７は■Ｔ２がＨレベルに復帰
したことを検知して出力信号■Ｔ３をＬレベルに転じて
第３の時限を計数する（第２図参照）。出力制御回路１
　Ｂ　’ｉ’ｉ前記ｖｓ、Ｖ７１　、　　Ｔ２−　ＶＴ
３ｔＤ　Ｈ。

Ｌレベルの組合せにより各時限に対し適正なピーク電流
値設定信号■ＰをＴ１時限内はｖＰｌ、Ｔ２時限内はｖ
Ｐ２．Ｔ３時限内は■Ｐ３なる値に選択して比較制御回
路１３に出力する。比較制御回路１３はこの■Ｐ倍信号
分流器子で検出され電流値検出回路１２で増幅された溶
接電流値のフィードバック信号ｖａとを比較し、ｖａが
■、を越えないように溶接出力制御素子４に０Ｎ−ＯＦ
Ｆ指令信号ｖ０を出力して各ｖＰに相当する溶接電流ピ
ーク値となるよう定電流制御する。

以上の溶接電流を供給する結果、第２図の時刻ｔ１４は
前記Ｔ３時限を計数中にもかかわらず、溶滴離脱してア
ーク発生したことを示す。出力制御回路１８はこの時刻
ｔ１４時にＴ３時限を計数中であるにもかかわらすｖｓ
倍信号状態が変ったことを検出してアーク時のピーク電
流値設定信号に切換えて出力する。

第２図の時刻ｔ２０”””２４の間の動作はワイヤ短絡
時間が長い場合で、Ｔ３時限計数完了時の時刻ｔ２３時
においてもワイヤ短絡が解除されない場合である。出力
制御回路１８はＴ３時限計数完了したことを検知し、ｖ
Ｐ倍信号再び大なる値として第４のピーク電流値設定信
号（第２図では第２の時限内と同じ■Ｐ２なる値）を出
力し、”Ｐ２なる溶接電流を出力して十分大なるピンチ
力を与えワイヤ短絡解除をはかる。この結果、第２図の
時刻ｔ２４においてアーク再生する。

本発明を実施するにあたり、出力制御回路１８にマイク
ロコンピュータを使用してプログラムにより処理、実行
させることができる。第３図はワイヤ短絡時の各時限に
対するピーク電流値設定信号を選択し、出力するプログ
ラムのフローチャートである。

第３図において、マイクロコンピュータはまず現在の状
態がワイヤが被溶接物に接触短絡中であるか、非接触で
アーク発生中であるかを判定する。

アーク発生中であればアーク時の制御のプログラムを実
行して（第３図中では破線にて示され、具体的な内容は
本件の要件ではないので省略している。）再び元へ戻る
。ワイヤ短絡中であれば第１の時限内であるか否かを次
に判定する。第１の時限内であればワイヤ送給量やワイ
ヤ径等に応じて第１のピーク電流設定値■Ｐ１を選択し
、出力して元へ戻る。第１の時限内でなければ続けて第
２の時限内であるか否かを判定する。第２の時限内であ
れば同様に第２のピーク電流設定値ｖＰ２を選択し、出
力して元へ戻る。第１の時限内でもなく第２の時限内で
もなければ次に第３の時限内であるかを判定する。第３
の時限内であれば同様に第３のピーク電流設定値ｖＰ３
を選択し、出力して元へ戻る。第１．２．３の時限内で
なければ同様に第４のピーク電流設定値■Ｐ４を選択し
て出力する。なお、各時限におけるピーク電流値設定は
ワイヤ送給量、ワイヤ径、シールドガスの種類、ワイヤ
材質、ワイヤ成分構成により適正な値を選択して出力す
るようにも実施されているが、第３図のフローチャート
では繁雑化を避けて省略している。また、前記の各外部
条件の選択に対し、Ｔ１〜Ｔ３の各時限も適正値に設定
できるようプログラムされているが前記と同理由により
この部分のフローチャートも省略している。

さらに、第１図の１２〜１８の各ブロックもプログラム
に含ませて実現することも容易であり本発明に含まれる
。

発明の効果 以上のように、本発明によればワイヤの被溶接物への接
触短絡を確実なものとできる結果、微接触時のヒユーズ
作用によるスパッタ署生を低減できると共に、確実接触
後は十分なピンチ力を与える溶接電流を与える結果、溶
滴離脱が容易になシ、アーク再生時は最低限の溶接電流
値とし、爆発力によるスパッタ発生を極力低減させるこ
とができる。さらにアーク時に形成されるワイヤ先端の
溶融塊のバラツキやワイや送給速度の瞬時変動に対して
も第４の大なる溶接電流を供給する結果、アーク発生を
確実におこなえ、作業性を損ねることなくスパッタ低減
をはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるアーク溶接用電源の回
路図、第２図は第１図の要部における各信号、溶接出力
の時間的な推移を示す図、第３図は本発明の実施例にお
いて、マイクロコンピュータ−を使用した場合のプログ
ラムのフローチャートである。 １３・・・・・・比較制御回路、１４・・・・短絡・ア
ーク検出回路、１６・・・・・・第１タイマ回路、１６
・・・・・・第２タイマ回路、１７・・・・・・第３タ
イマ回路、１８・・・・・・出力制御回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶接用ワイヤが被溶接物に接触短絡しているか非接触で
   アーク発生しているかを判別する信号を出力する短絡・
   アーク検出回路と、前記短絡・アーク検出回路の出力信
   号を入力としアーク発生からワイヤ短絡に移行した時を
   起点として第１の時限を計数して出力の状態を変える信
   号を出力する第１タイマ回路と、前記第１タイマ回路の
   出力信号を入力として第１の時限の計数完了時を起点に
   第２の時限を計数して出力の状態を変える第２タイマ回
   路と、前記第２タイマ回路の出力信号を入力として第２
   の時限の計数完了時を起点に第３の時限を計数して出力
   の状態を変える第３タイマ回路と、前記短絡・アーク検
   出回路と第１タイマ回路と第２タイマ回路と第３タイマ
   回路の各出力信号を入力の一部とし、ワイヤ短絡中で前
   記第１の時限内は最も小なる第１溶接電流値を指示する
   第１のピーク電流値設定信号を出力し、前記第２の時限
   内は第１溶接電流値よりも大なる第２溶接電流値を指示
   する第２のピーク電流値設定信号を出力し、前記第３の
   時限内は第１溶接電流値と第２溶接電流値の間の第３溶
   接電流値を指示する第３のピーク電流値設定信号を出力
   し、前記第３の時限計数後は前記第２のピーク電流値設
   定信号と同等もしくはさらに大なる第４溶接値を指示す
   る第４のピーク電流値設定信号を出力する出力制御回路
   とを具備し、前記出力制御回路の出力信号と溶接電流値
   のフィードバック信号とを比較する比較制御回路を具備
   し、各設定された溶接ピーク電流値となるよう溶接出力
   制御素子を制御することを特徴としたアーク溶接用電源
   。