JPS62267084A - 消耗電極式パルス溶接用電源 - 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 本発明は溶接電流をパルス部とベース部に分は互換に出
力することにより溶接用ワイヤ先端の熔融部をスプレー
状に離脱せしめて溶接をおこなう消耗電極式パルス溶接
用電源に関するものである。

従来の技術 従来の消耗電極式パルス溶接用電源のパルス電並立上り
勾配やパルス電流立下り勾配は溶接アークと直列に接続
された溶接用電源内のりアクタにより決定されていた。

従ってこれら勾配を変化させるためにはリアクタの巻数
を変化させて延長ケーブル使用によるパルス電流勾配の
鈍化やアーク特性改善のため対応していた。また、溶接
出力微調整器を詳細に制御してパルス電流の立上り勾配
や立下り勾配を変化させ、アークブロー現象防止やアー
ク特性改善をはかっていた従来のパルス溶接用電源もこ
れら勾配の制御は溶接出力を微調整する微調整器の設定
には無関係な別途調整器によって状況に応じて手動設定
していた。

発明が解決しようとする問題点 パルス溶接は溶接用ワイヤを被溶接物にほとんど接触さ
せることなくワイヤ先端の溶融塊をスプレー状に離脱せ
しめて移行させるものであるのでスパッタ発生がきわめ
て少い。しかし、溶接速度を上げるにつれて非接触のま
まであるとアークの広がりの割にはワイヤ溶融量が不足
し、結果としてアンダーカット等の溶接不良を起し易く
なる。

このアンダーカットを防止するため、溶接アークの広が
りを抑制するため作業者は溶接電圧を低くしてアーク長
を短くして溶接をおこなうのであるが、アーク長が短く
なるにつれて溶接用ワイヤが被溶接物に接触短絡する頻
度が高くなり、このためにスパッタ発生が顕著となって
パルス溶接の、特長である低スパツタ性能が損われる。

このスパッタ発生の様子を分析してみるとパルス印加が
終了し、溶滴ガスプレー移行した直後のパルス電流立下
り部で接触短絡する確率がきわめて高いことが判明した
。たとえば、軟鋼の１．２団径ワイヤの場合、約４６０
Ａのパルスピーク電流から約ｓｏＡのベース電流に立下
る電流傾斜部での接触短絡の確率が高く、この大電流値
によりスパッタ発生が著しくなる。この接触短絡をベー
ス部で発生させればｓｏＡ程度のベース電流ではスパッ
タ発生はそれほど著しくない。従って、溶接電圧を低め
に設定して高速溶接をおこなう場合は急速なパルス印加
によりスプレー移行の確実、迅速化をはかり、スプレー
移行の後は迅速にパルス印加を停止して接触短絡しても
スパッタ発生の少いベース部に切換える必要がある。

しかしながら、アーク長を確保して高速溶接でない通常
速度の溶接においては前記パルス電流の立上り、立下り
は急峻でない方が芳しい。その理由は電流値を急激に変
化させる結果、アーク力による溶融池の振動が激しくな
り溶接ビードが良好でなくなったり、また急峻なパルス
電流により金属的なアーク音が高くなって作業性を損う
からである。

以上のように溶接速度に応じてパルス電流の立上り、立
下りを変化させねば全領域で良好な溶接結果が得られな
いのに対し、従来の溶接機では溶接アークと直列に接続
されたリアクタにより一義的にパルス電流の立上り、立
下りを設定したり、また電子的な重畳によりパルス電流
立下り勾配を変化できる従来機においてもその調整は溶
接速度と関連なくアークブロー現象発生防止のため等に
溶接作業者が状況に応じて手動調整しなければならなか
った。

問題点を解決するだめの手段 前記問題点の解決のため本発明は予め設定された溶接出
力に対し、消耗電極である溶接用ワイヤの送給量の平均
値を変化させずにアーク長を微調整する微調整信号を出
力する溶接出力微調整器と、前記微調整信号を入力とし
、パルス電流部の電流設定値とベース電流部の電流設定
値との二値を交互に設定する電流設定値信号と、ベース
部からパルス部に移行する時のパルス電流の立上り速度
を設定するパルス立上り勾配設定信号と、パルス部から
ベース部に移行する時のパルス電流の立下り速度を設定
するパルス立下り勾配設定信号とを出力する演算回路部
と、前記電流設定値信号と前記パルス立上り勾配設定信
号と前記パルス立下り勾配設定信号とを入力とし、前記
電流設定値信号がベース部からパルス部に移行した時に
前記パルス立上り勾配設定信号により決められる時間的
勾配を持ってベース部からパルス部への電流設定値とな
る電流命令値信号を出力し、前記電流設定値信号がパル
ス部からベース部に移行した時に前記パルス立下り勾配
設定信号により決められる時間的勾配を持ってパルス部
からベース部への電流設定値となる電流命令値信号を出
力するパルス勾配制御回路部と、前記電流命令値信号と
溶接電流値検出回路部からの電流検出値信号とを入力と
し、電流命令値と電流検出値とを比較して溶接電流値が
電流命令値と一致するように制御して溶接出力制御素子
に制御信号を出力する比較制御回路部とで構成される。

作　　用 前記構成により、予め設定されたワイヤ送給量（溶接電
流値）に対して溶接出力微調整器からの微調整信号によ
り溶接電圧が低めに設定されれば、すなわちアーク長が
短かめに設定されれば高速溶接を含むワイヤ接触短絡の
多い溶接であることが予想される。これによりパルス立
上り勾配とパルス立下り勾配とを急峻な大なる値に設定
することができ、この結果、ワイヤ接触短絡が多く発生
してもこれを電流の低いベース期間中にさせる確率を高
め、スパッタ発生を低減することができる。

逆に溶接電圧が高めに設定されれば、すなわちアーク長
が長めに設定されればワイヤ接触短絡の少ない溶接であ
ることが予想され、これによりパルス立上り勾配とパル
ス立下り勾配とを緩慢な小なる値に設定することができ
、この結果、溶接ビード形状の良化、アーク音の低減化
がはかれる。

実施例 第１図に本発明による実施例を示す。図において１は溶
接用電源の入力端子、２は溶接用主変圧器部、３は整流
、平滑回路部、４は溶接出力制御素子、５は電流回生用
ダイオード、６はリアクトル、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
回路部、１３は比較制御回路部、１４はパルス勾配制御
回路部、１５は演算回路部、１６は溶接出力微調整器で
ある。

第１図において溶接電流であるワイヤ送給速度の設定は
別の調整器にて設定され本図では省略しているが、この
ワイヤ送給速度に対する溶接電圧の設定値を作業者が溶
接出力微調整器１６にておこないこの微調整信号により
演算回路部１５はアーク長を長めに設定しているのか短
かめに設定しているのかを読取ることができる。これら
入力によりパルス周波数、パルス電流、ベース電流等を
決定して出力するのであるが、同時に微調整信号に応じ
てアーク長が短く設定されるほど確実なスプレー移行の
ためとパルス立下り部でのワイヤ短絡発生によるスパッ
タ発生防止のため急峻な大なる値のパルス立上り勾配設
定信号とパルス立下り勾配設定信号とを出力する。逆に
アーク長が長めに設定されるほどピード外観向上と金属
的なアーク音低減のため緩慢な小なる値のパルス立上り
勾配設定信号とパルス立下り勾配設定信号とを出力する
。

第２図（、）は前者の場合、第２図（ｂ）は後者の場合
の演算回路部１６の入出力信号例である。このような動
作をする演算回路部１５はマイクロコンピュータ−等で
容易に実現することができる。第３図は演算回路部１５
にマイクロコンピユータラ使用した場合の実施例であり
、１５ａはアナログ信号である微調整信号ディジタル信
号に変換しマイコンに取り入れる入力ボートを兼用する
アナログ／ディジタル変換回路部、１５ｂはディジタル
信号の微調整信号により微調整値に応じてパルス立上り
勾配設定信号をパルス立上り勾配出力ポート１６ｃに、
パルス立下り勾配設定信号をパルス立下り勾配出力ポー
ト１６ｄに、パルス部電流設定信号を出力ポートとディ
ジタル／アナログ変換器を兼ねたパルス電流設定出力ポ
ート１６ｅに、ペース部電流設定信号を出力ポートとデ
ィジタル／アナログ変換器を兼ねたベース電流設定出力
ボート１ｓｆに、パルス周期とその中におけるパルス部
とベース部の時間的配分とを設定する信号を出力ポート
とタイマ回路を兼ねたインターバルタイマ回路部１５ｇ
とに出力するＣＰＵ部である。これを実現するプログラ
ムは微調整値信号をアドレスとし、そのアドレス内にパ
ルス立上り勾配設定値やパルス立下り勾配設定値のデー
タをテーブルとして予め格納しておくことにより容易に
実現できる。１５ｇはプログラム可能なタイマＩＣで構
成されるインターバルタイマ回路でこれも前記と同様に
データテーブル方式により容易に適正なパルス周期時間
、その中におけるパルス部とベース部の時間的な配分を
プログラムで設定できる。１６ｈは前記インターバルタ
イマ回路１５ｇの出力により前記パルス電流設定信号か
前記ベース電流設定信号かのいずれかを選択して電流設
定値信号として出力するスイッチ素子である。以上の実
施例により第２図の波形は実現できる。

演算回路部１５から出力された電流設定値信号、パルス
立上り勾配設定信号、パルス立下り勾配設定信号はパル
ス勾配制御回路部１４に入力され、第４図に示すような
立上シ勾配、立下り勾配を有した電流命令値信号として
出力される。第４図に示す入出力波形は第６図の実施例
にて実現される。

第６図において１４ａ、１４ｂはディジタル信号である
Ｄ入力によりアークのいずれかの交叉点のスイッチがＯ
ＮするクロスポイントスイッチＩＣである。こ九と抵抗
１４ｃ、１４ｄの抵抗値の組合わせにより任意の直列抵
抗値が選択できる。これとダイオード１４ｅ、１４ｆ、
コンデンサ１４ｇによりＣＲの充放電回路を形成し、パ
ルス立上り部の勾配は１４ａ、１４ｃ、１４ｅ、１４ｇ
にて、パルス立下り部の勾配は１４ｂ、１４ｄ、１４ｆ
、１４ｑにて形成され、第４図の如き入出力信号波形を
実現することができる。

溶接電流値を分流器７により検出された信号は溶接電流
値検出回路部１２にて制御回路で扱い易いレベルに増幅
された電流検出値信号は前記パルス勾配制御回路部１４
からの出力である電流命令値と共に比較制御回路部１３
に入力され、比較制御されて電流命令値が電流検出値信
号よりも大である時はＬレベル、小である時はＨレベル
の信号として溶接出力制御素子４に制御信号を出力する
。

従って溶接出力制御素子４のトランジスタはそのベース
端子入力ガムの時はＯＦＦ、Ｈの時はＯＮとなって溶接
出力を電流命令値信号と同等の波形となるようフィード
バック制御される。第５図の比較制御回路部１３の入出
力波形は第６図の如くとなる。なお、第５図の（、）　
、　（ｂ）は第２図の（、）（ｂ）に対応する。この動
作を実現する実施例としては市販の演算比較器にて容易
にできるので具体回路の実施例は省略する。

以上の実施例により前記作用は実現される。なお、第１
図の構成例としてトランジスタによるチョッパ一方式を
示したがこれをインバータ方式としても本発明の主旨に
変りない。また、第１図に示したアーク長を調整する手
段として溶接電圧微調整器１６と示し、ワイヤ送給量に
対し標準溶接電圧を自動設定する。いわゆる−光制御方
式としたが、ワイヤ送給量とアーク長（溶接電圧）とを
無関係に設定する個別制御方式の溶接用電源であっても
ワイヤ材料、ワイヤ径が決まればワイヤ送給量から標準
電圧を知ることができ、設定された電圧との差を算出す
ることができるから一元方式と個別方式の差は本発明の
主旨に関係ない。

発明の効果 以上のように本発明によれば高速溶接時を含む溶接電圧
の低い領域ではパルスの立上り、立下りを自動的に急峻
な犬なる値とすることができ、スプレー移行の確実化と
ワイヤ短絡時のスパッタ発生を防止することができる。

逆に溶接電圧の高い領域ではパルスの立上り、立下りを
自動的に緩慢な小なる値とすることができ、溶接ビード
外観の良好なアーク音の低い溶接とすることができ作業
性の良い溶接用電源を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す消耗電極式パルス溶接
用電源のブロック構成図、第２図は同電源の演算回路部
における入出力信号波形図、第３図は同演算回路部のブ
ロック構成図、第４図は同電源のパルス勾配制御回路部
における入出力信号波形図、第６図は同パルス勾配制御
回路部の回路図、第６図は同電源の比較制御回路部にお
ける入出力信号波形図である。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第３
図 第２図　　　　　　（ａ−） （ｂ） 第４図　　　　　（ａ−９ Ｃｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 予め設定された溶接出力に対し、消耗電極である溶接用
   ワイヤの送給量の平均値を変化させずにアーク長を微調
   整する微調整信号を出力する溶接出力微調整器と、前記
   微調整信号を入力とし、パルス電流部の電流設定値とベ
   ース電流部の電流設定値との二値を交互に設定する電流
   設定値信号と、ベース部からパルス部に移行する時のパ
   ルス電流の立上り速度を設定するパルス立上り勾配設定
   信号と、パルス部からベース部に移行する時のパルス電
   流の立下り速度を設定するパルス立下り勾配設定信号と
   を出力する演算回路部と、前記電流設定値信号と前記パ
   ルス立上り勾配設定信号と前記パルス立下り勾配設定信
   号とを入力とし、前記電流設定値信号がベース部からパ
   ルス部に移行した時に前記パルス立上り勾配設定信号に
   より決められる時間的勾配を持ってベース部からパルス
   部への電流設定値となる電流命令値信号を出力し、前記
   電流設定値信号がパルス部からベース部に移行した時に
   前記パルス立下り勾配設定信号により決められる時間的
   勾配を持ってパルス部からベース部への電流設定値とな
   る電流命令値信号を出力するパルス勾配制御回路部と、
   前記電流命令値信号と溶接電流値検出回路部からの電流
   検出値信号とを入力とし、電流命令値と電流検出値とを
   比較して溶接電流値が電流命令値と一致するように制御
   して溶接出力制御素子に制御信号を出力する比較制御回
   路部とで構成されることを特徴とする消耗電極式パルス
   溶接用電源。