JPS6222307Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、定電流制御される溶極式の直流ア
ーク溶接機、たとえばMIG溶接機の溶接ワイヤの
送給を制御する直流アーク溶接機の制御装置に関
する。

〔従来の技術〕

従来、この種直流アーク溶接機の１例である
MIG溶接機の制御装置は、定電流制御装置の定電
流制御された負または正電圧の溶接出力を、溶接
ワイヤと母材が形成する溶接負荷に供給し、か
つ、溶接ワイヤの送給用モータに印加されるワイ
ヤ送給用直流電源装置の負または正の供給電圧を
供給速度検出手段によつて検出するとともに、供
給電圧に比例して変化する前記速度検出手段の速
度検出信号を移相器を介して前記送給用直流電源
装置に入力し、該電源装置のサイリスタなどの制
御整流素子の点弧位相を制御し、供給電圧を速度
検出信号の変化の逆に可変して溶接ワイヤを定速
で送給するように構成されている。

そして、溶接負荷に供給される溶接出力が定電
流制御されているため、溶接電圧の変動が生じて
も溶け込みが安定化し、良好な溶接結果が得られ
る。

すなわち、MIG溶接中にワイヤの送給速度の急
減あるいは溶接物のくぼみにより、アーク長が大
きくなると、溶融速度が減少してアーク長が短く
なり、アーク長が自動的に元に戻され、また、逆
に、なにかの原因でアーク長が小になつても、ア
ーク長が自動的に元に戻され、いわゆるアークの
自己制御作用により、溶接の安定化が図られてい
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、前記従来のこの種直流アーク溶接機
の制御装置の場合、溶接電力の定電流制御と溶接
ワイヤの速度制御とが独立して行なわれ、溶接ワ
イヤの送給速度は常に一定に制御される。

そして、なにかの原因でアーク長が長、短変化
しても、溶接ワイヤの送給速度が定速制御され、
かつ、溶接出力が定電流制御され続けるため、元
のアーク長に戻るのに長時間を要しアークの自己
制御作用が迅速に作用せず、そのため、母材側の
アークが広くなつてシールド性が劣化し、溶接欠
陥が生じ易くなる問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案は、前記の点に留意してなされたもの
であり、溶接ワイヤと母材が形成する溶接負荷に
定電流制御された溶接出力を供給する定電流制御
直流電源装置と、 供給電圧の絶対値に比例した速度で前記ワイヤ
を送給するワイヤ送給用モータと、 前記供給電圧を検出し、前記供給電圧に比例し
た速度検出信号を出力する送給速度検出手段と、 前記速度検出信号にもとづく移相器の制御によ
り、前記速度検出信号の変化の逆に前記供給電圧
を可変して出力するワイヤ送給用直流電源装置と を備えた溶極式の直流アーク溶接機の制御装置
において、 前記定電流制御直流電源装置の出力電圧を検出
し、前記出力電圧に比例した溶接電圧検出信号を
出力する溶接電圧検出手段と、 前記出力電圧が設定値のときの前記電圧検出信
号の反転極性に設定された電圧検出基準信号を発
生する電圧検出基準信号発生手段と、 前記電圧検出信号と前記検出基準信号を加算し
た信号を反転増幅し、送給速度補正基準信号を出
力する第１の演算増幅器と、 前記速度検出信号に前記補正基準信号を加算し
た信号を前記移相器を介して前記ワイヤ送給用直
流電源装置に出力する第２の演算増幅器と を備えた直流アーク溶接機の制御装置である。

〔作用〕

したがつて、定電流制御直流電源装置から溶接
負荷に出力される溶接出力の電圧が設定値の電圧
から変化してアーク長が変動すると、第１の演算
増幅器から第２の演算増幅器に出力される送給速
度補正基準信号が、設定値のときの値から変化
し、第２の演算増幅器の出力信号が、送給速度補
正基準信号の変化量だけ速度検出信号にもとづく
レベルから可変され、溶接出力の電圧が大きくな
つてアーク長が長くなると、溶接ワイヤの送給速
度が加速され、逆に、溶接出力の電圧が小さくな
つてアーク長が短くなると、溶接ワイヤの送給速
度が減速され、アークの自己制御作用が迅速に作
用する。

〔実施例〕

つぎに、この考案を、その１実施例を示した図
面とともに詳細に説明する。

１，２は交流電源に接続された第１、第２の入
力端子、３は入力端子１に接続された定電流制御
直流電源装置であり、定電流制御特性を有し、定
電流制御された直流負電圧の溶接出力を正、負端
子（＋），（−）から出力する。４は入力端子３に
接続されたワイヤ送給用直流電源装置であり、サ
イリスタなどの制御整流素子を用いて形成され、
ワイヤ送給用モータ５に駆動用の直流負電圧の供
給電圧を出力する。

６，７は溶接負荷を形成する溶接ワイヤ、母材
であり、電源装置２の正、負端子（＋），（−）そ
れぞれに接続されている。８はモータ５によつて
回転駆動されるワイヤ送給用ローラであり、ドラ
ム９に巻装されたワイヤ６を母材７側へ送給す
る。

１０は電源装置４に接続された移相器であり、
入力信号の電圧変化の逆に電源装置４の制御整流
素子の点弧位相を制御し、電源装置４から出力さ
れるモータ５の供給電圧を、入力信号の電圧変化
の逆に可変する。

Ｒ１は電源装置２の正、負端子（＋），（−）間
に設けられた高インピーダンスの整合用の抵抗、
Ｅは補助基準電源であり、負極端子が電源装置２
の正端子（＋）に接続され、正極端子が検出基準
値設定用の可変抵抗Ｒ３を介して定電流源用のト
ランジスタＱのエミツタに接続されている。

ZD，Ｒ２はトランジスタＱのベースと電源装
置２の負端子（−）との間に直列に設けられたツ
エナダイオードおよび限流用の抵抗であり、トラ
ンジスタＱのベース電圧を定電圧制御する。Ｒ
６，Ｒ７は電源装置２の正、負端子（＋），（−）
間に直列に設けられた分圧用の２個の抵抗であ
り、接続点が限流用の抵抗Ｒ５を介してトランジ
スタＱのコレクタに接続されている。

Ｑ１は反転入力端子（−）および非反転入力端
子（＋）が入力用の２個の抵抗Ｒ４，Ｒ８それぞ
れを介して可変抵抗Ｒ３の摺動片および抵抗Ｒ
６，Ｒ７の接続点それぞれに接続された第１の演
算増幅器あり、反転入力端子（−）と出力端子と
の間に帰還用の抵抗Ｒ９が接続されている。

Ｑ２は反転入力端子（−）が電源装置２の正端
子（＋）に接続された第２の演算増幅器であり、
非反転入力端子（＋）が入力用の抵抗Ｒ１０を介
して増幅器Ｑ１の出力端子に接続され、かつ、非
反転入力端子（＋）と出力端子との間に帰還用の
抵抗Ｒ１３と積分用のコンデンサＣとが並列に設
けられ、出力端子が接続用の抵抗Ｒ１４を介して
移相器１０に接続されている。

Ｒ１１，Ｒ１２はモータ５の両端間に直列に設
けられた分圧用の２個の抵抗であり、接続点が増
幅器Ｑ２の非反転入力端子（＋）に接続されてい
る。１１は１点鎖線の構成からなるワイヤ送給装
置である。

なお、電源装置２，４の出力電圧は、負電圧範
囲で変化し、電源装置２の正端子（＋）は０ボル
トのアースレベルに保持されている。

また、抵抗Ｒ６，Ｒ７が溶接電圧検出手段を形
成するともに、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２が送給速度検
出手段を形成し、抵抗Ｒ６，Ｒ７の接続点から抵
抗Ｒ８を介して増幅器Ｑ１の反転入力端子（−）
に、電源装置２の正、負端子（＋），（−）間の出
力電圧に比例した負電圧の溶接電圧検出信号が出
力され、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の接続点から増幅器
Ｑ２の非反転入力端子（＋）に、モータ５の供給
電圧に比例した負電圧の送給速度検出信号が出力
される。

さらに、電源Ｅ、可変抵抗Ｒ３、トランジスタ
ＱおよびツエナダイオードZD、抵抗Ｒ２，Ｒ５
によつて電圧検出基準信号発生手段が形成され、
初期調整操作により、可変抵抗Ｒ３の摺動片の電
圧が後述の正電圧の電圧検出基準信号に設定さ
れ、該正電圧が抵抗Ｒ４を介して増幅器Ｑ１の反
転入力端子（−）に出力される。

そして、電源装置４から出力される供給電圧が
抵抗Ｒ１１，Ｒ１２によつて検出され、抵抗Ｒ１
１，Ｒ１２の接続点の送給速度検出信号にもとづ
く増幅器Ｑ２の出力信号により、移相器９を介し
て電源装置４に内蔵された制御整流素子の点弧位
相が制御され、モータ５の供給電圧が前記速度検
出信号の電圧変化の逆に可変されて定電圧制御さ
れる。

ところで、モータ５は供給電圧の絶対値に比例
して回転速度が変化し、供給電圧が負方向に変化
して負の大きな電圧になると、回転速度が速くな
り、逆に、供給電圧が正方向に変化してアースレ
ベルに近づくと、回転速度が遅くなる。

そして、ワイヤ６の送給速度がモータ５の回転
速度に比例して変化するため、ワイヤ６は速度検
出信号によつて定速送給に制御される。

一方、電源装置２の出力電圧が、抵抗Ｒ６，Ｒ
７によつて検出され、このとき、抵抗Ｒ６，Ｒ７
の接続点から抵抗Ｒ８を介して増幅器Ｑ１の反転
入力端子（−）に、電源装置２の出力電圧に比例
した溶接電圧検出信号が出力される。

ところで、電源装置２の出力電圧は、溶接状態
に応じて変化し、アーク発生前の始動時には、ワ
イヤ６、母材７間が開放されているため、負の大
きな無負荷電圧になり、アークが発生すると、ワ
イヤ６、母材７間のインピーダンスが始動時より
低下するため、無負荷電圧から正方向に変化して
低下する。

そして、ワイヤ６、母材７の材質などにもとづ
き、アーク発生後の安定な溶接が行なわれる定常
時には、電源装置２の出力電圧が負の所定電圧に
なる。

そこで、始動前の初期調整により、可変抵抗Ｒ
３の摺動片の電圧検出基準信号の電圧は、定常時
の電源装置２の出力電圧の設定値、すなわち前述
の負の所定電圧の値によつて抵抗Ｒ６，Ｒ７の接
続点に発生する溶接電圧検出信号と同一の大きさ
で極性が異なる電圧、すなわち所定の正電圧に設
定される。

さらに、可変抵抗Ｒ３の摺動片の正電圧の電圧
検出基準信号が抵抗Ｒ４を介して増幅器Ｑ１の非
反転入力端子（−）に入力されるため、増幅器Ｑ
１は抵抗Ｒ８を介して入力された溶接電圧検出信
号の負電圧と抵抗Ｒ４を介して入力された電圧検
出基準信号の正電圧とを加算して反転増幅する。

したがつて、増幅器Ｑ１の出力信号の電圧は、
電源装置２の出力電圧が定常時の出力電圧から負
方向に変化して大きくなると、その変化量に比例
して正方向に変化し、電源装置２の出力電圧が定
常時の出力電圧から正方向に変化して低下する
と、その変化量に比例して負方向に変化する。

すなわち、増幅器Ｑ１は、電源装置２の出力電
圧の定常時の電圧からの変化の逆に変化する送給
速度補正基準信号を形成して出力する。

そして、増幅器Ｑ１の送給速度補正基準信号が
抵抗Ｒ１０を介して増幅器Ｑ２の非反転入力端子
（＋）に入力されるため、増幅器Ｑ２は送給速度
検出信号と送給速度補正基準信号とを加算して増
幅する。

したがつて、増幅器Ｑ２の出力信号は、送給速
度補正基準信号にもとづき、電源装置２の出力電
圧が大きくなつて負方向に変化するときに、送給
速度検出信号にもとづく電圧から送給速度補正基
準信号の電圧だけ正方向に補正され、逆に、電源
装置２の出力電圧が小さくなつて正方向に変化す
るときに、送給速度検出信号にもとづく電圧から
送給速度補正基準信号の電圧だけ負方向に補正さ
れる。

さらに、増幅器Ｑ２の出力信号が抵抗Ｒ１４を
介して入力される移相器１０の制御により、電源
装置４から出力されるモータ５の供給電圧が、増
幅器Ｑ２の出力信号の電圧変化の逆に可変される
ため、送給速度補正基準信号にもとづき、増幅器
Ｑ２の出力信号の電圧が正方向に変化すると、モ
ータ５の供給電圧が負方向に変化してワイヤ６の
送給速度が加速補正され、逆に、増幅器Ｑ２の出
力信号の電圧が負方向に変化すると、モータ５の
供給電圧が正方向に変化してワイヤ６の送給速度
が減速補正される。

つぎに、始動時の場合について説明する。

始動時は、アークが発生していないため、定電
流制御直流電源装置２は負の大きな無負荷電圧を
出力している。

したがつて、抵抗Ｒ６，Ｒ７の分圧によつて形
成される溶接電圧検出信号の電圧の絶対値が、抵
抗Ｒ３の摺動片の電圧検出基準信号の電圧の絶対
値より大きくなり、増幅器Ｑ１の送給速度補正基
準信号が正電圧になる。

そして、増幅器Ｑ１の送給速度補正基準信号が
正電圧になるため、増幅器Ｑ２の出力信号の電圧
が速度検出信号にもとづく電圧より正方向に補正
され、モータ５の供給電圧が定常時より負方向に
変化し、モータ５が定常時より高速回転してワイ
ヤ６の送給速度が速くなり、ワイヤ６がすみやか
に母材７側に送給されて母材７に短絡し、このと
き、ワイヤ６が切れてアークが発生するととも
に、電源装置２の出力電圧が正方向に変化して低
下する。

つぎに、定常時の場合について説明する。

前述の始動によつてアークが発生し、電源装置
２の出力電圧が定常電圧に低下すると、溶接電圧
検出信号の電圧の絶対値が電圧検出基準信号の電
圧の絶対値にほぼ等しくなり、送給速度補正基準
信号が始動時より負方向に変化してほぼアースレ
ベルの所定電圧になる。

そして、送給速度補正基準信号が始動時より低
くなつてほぼアースレベルになるため、増幅器Ｑ
２の出力信号の電圧がほぼ速度検出信号の電圧に
もとづく電圧になり、このとき、モータ５に始動
時よりアースレベルに近い定常時の供給電圧が印
加され、モータ５が始動時より遅い定常回転速度
で定速回転し、ワイヤ６が定常時の一定速度で送
給され、アーク長が一定に保持される。

つぎに、アーク長が急変した場合について説明
する。

いま、何らかの原因で電源装置２の出力電圧が
負方向に変化して増加し、アーク長が急に長くな
つたとする。

このとき、溶接電圧検出信号の電圧が負方向に
変化し、増幅器Ｑ１の送給速度補正基準信号の電
圧が正方向に変化するため、増幅器Ｑ２の出力信
号の電圧が送給速度補正基準信号の電圧の変化量
だけ正方向に補正され、モータ５の供給電圧が低
くなつてモータ５が定常回転速度より加速され、
ワイヤ６の送給速度が速くなり、ワイヤ６を定速
送給する場合よりアーク長が迅速に短くなつて一
定に制御される。

また、何らかの原因で電源装置２の出力電圧が
正方向に変化して減少し、アーク長が急に短くな
つたとする。

このとき、溶接電圧検出信号の電圧が正方向に
変化し、増幅器Ｑ１の送給速度補正基準信号の電
圧が負方向に変化するため、増幅器Ｑ１の出力信
号の電圧が送給速度補正基準信号の電圧の変化量
だけ負方向に補正され、モータ５の供給電圧が小
さくなつてアースレベルに近づき、モータ５が定
速回転速度より減速されてワイヤ６の送給速度が
遅くなり、ワイヤ６を定速送給する場合よりアー
ク長が迅速に長くなつて一定に制御させる。

したがつて、電源装置２の出力電圧の変化に比
例した溶接電圧検出信号の電圧にもとづき、アー
ク長の変動時に、ワイヤ６の送給速度が速度検出
信号にもとづく定速から前記溶接電圧検出信号の
電圧の変化量だけ補正されて可変され、アーク長
の長、短変化に応じてワイヤ６の送給速度が加、
減速され、アークの自己制御作用が補正されて迅
速に作用し、アークの広がりが防止されてシール
ド性が向上し、良好な溶接が行なえる。

また、電圧検出基準信号に送給速度補正基準信
号を加算して補正するため、従来の装置に、たと
えば、増幅器Ｑ１、電源Ｅ、トランジスタＱ、ツ
エナダイオードZDおよび抵抗Ｒ１〜Ｒ１０を付
加するのみで簡単に形成することができる。

さらに、可変抵抗Ｒ３を調整して電圧検出基準
信号の電圧を調整することにより、電源装置２の
出力電圧などの溶接条件を変更するときにも、簡
単かつ容易に溶接条件に応じた補正量に設定する
ことができる。

なお、前記実施例では、電源装置２，４の出力
電圧が負電圧の場合について説明したが、電源装
置２，４の出力電圧が正電圧の場合にも適用する
ことができる。

〔考案の効果〕

以上のように、この考案の直流アーク溶接機の
制御装置によると、定電流制御直流電源装置の出
力電圧が変化してアーク長が変動するときに、第
１の演算増幅器の送給速度補正基準信号の変化に
もとづき、第２の演算増幅器の出力信号が速度検
出信号にもとづくレベルから可変されるため、ア
ーク長の長、短に応じて溶接ワイヤの送給速度を
加、減速補正し、アークの自己制御作用を補正し
て迅速に作用させることができ、アークの広がり
を防止してシールド性を向上させ、良好な溶接を
行なわせることができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面はこの考案の直流アーク溶接機の制御装置
の１実施例の結線図である。 ２……定電流制御直流電源装置、４……ワイヤ
送給用直流電源装置、５……ワイヤ送給用モー
タ、６……溶接ワイヤ、７……母材、８……ワイ
ヤ送給用ローラ、１０……移相器、Ｅ……補助直
流電源、Ｑ……トランジスタ、Ｑ１，Ｑ２……第
１、第２の演算増幅器、ZD……ツエナダイオー
ド、Ｒ１，Ｒ１４……抵抗、Ｃ……コンデンサ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 溶接ワイヤと母材が形成する溶接負荷に定電流
   制御された溶接出力を供給する定電流制御直流電
   源装置と、 供給電圧の絶対値に比例した速度で前記ワイヤ
   を送給するワイヤ送給用モータと、 前記供給電圧を検出し、前記供給電圧に比例し
   た速度検出信号を出力する送給速度検出手段と、 前記速度検出信号にもとづく移相器の制御によ
   り、前記速度検出信号の変化の逆に前記供給電圧
   を可変して出力するワイヤ送給用直流電源装置と を備えた溶極式の直流アーク溶接機の制御装置
   において、 前記定電流制御直流電源装置の出力電圧を検出
   し、前記出力電圧に比例した溶接電圧検出信号を
   出力する溶接電圧検出手段と、 前記出力電圧が設定値のときの前記電圧検出信
   号の反転極性に設定された電圧検出基準信号を発
   生する電圧検出基準信号発生手段と、 前記電圧検出信号と前記検出基準信号を加算し
   た信号を反転増幅し、送給速度補正基準信号を出
   力する第１の演算増幅器と、 前記速度検出信号に前記補正基準信号を加算し
   た信号を前記移相器を介して前記ワイヤ送給用直
   流電源装置に出力する第２の演算増幅器と を備えた直流アーク溶接機の制御装置。