JPS6235576Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、ワイヤ送給速度を一定に保ち、良
好な溶接を行なうことができるようにしたパルス
アーク溶接機に関する。

一般に、消耗式溶接ワイヤを送給して溶接する
パルスアーク溶接機において、溶接時のワイヤ送
給速度の急減により、あるいは被溶接物のくぼみ
により、アーク長が長くなると、ワイヤの溶融速
度が減少し、アーク長が再び短くなつて所定のア
ーク長に戻り、逆に、何らかの原因でアーク長が
短くなると、ワイヤの溶融速度が増加し、アーク
長が再び長くなつて所定のアーク長に戻る。すな
わち、当該パルスアーク溶接機には、いわゆるア
ークの自己制御作用があるが、通常溶接時に溶接
電圧の変動が生じてもワイヤの溶融を安定化させ
るため、ベース電流の定電流制御が行なわれてい
る。

しかし、この場合、溶接中にアーク長が長くな
つても溶接負荷に大電力が供給されるため、アー
ク長が長いまま持続され、所定のアーク長に戻る
のに長時間を要し、母材側のアークが広がり、シ
ールドの低下を招いて溶接込陥が生じ易くなると
いう欠点がある。

そこで、溶接電圧をほぼ一定に保持するための
手段として、アーク長が変化したときの溶接電圧
を検出し、当該検出電圧により、パルス電流のパ
ルス幅を制御する手段、ベース電流を制御する手
段、パルス電流の周波数を変化させる手段、ワイ
ヤの送給速度を変化させる手段等が行なわれてお
り、たとえば前記のワイヤの送給速度を変化させ
るパルスアーク溶接機は、第１図および第２図に
示すように構成されている。

それらの図面において、１は交流電源（図示せ
ず）に接続され溶接負荷にベース電流およびパル
ス電流からなる溶接電流を供給するパルスアーク
溶接装置、２はワイヤロール３からローラ４によ
り送給される消耗式溶接ワイヤ、５はワイヤ２と
ともに溶接負荷を構成する母材、６は電源装置１
と母材５との間に設けられ溶接電流を検出して検
出信号を出力する電流検出器、７はベース電流ま
たはベース電流およびパルス電流を所定値に設定
する指令信号を出力する出力電流設定器、８は電
源制御装置であり、電流検出器６からの検出信号
と出力電流設定器７からの指令信号とが入力さ
れ、溶接電流が一定になるように電源装置１の出
力を定電流制御する制御信号が出力される。

９は溶接電圧を検出してワイヤ送給用モータＭ
の回転数を制御するワイヤ送給速度制御装置９で
あり、第２図の１点鎖線で囲まれた回路構成から
なる。すなわち、ワイヤ送給速度制御装置９の
正、負入力端子ta，tbがそれぞれワイヤ２および
母材５に接続されるとともに、両入力端子ta，tb
間に分圧用の第１、第２抵抗Ｒ１，Ｒ２が直列に
設けられ、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２との接続
点に第３抵抗Ｒ３の一端が接続され、基準用直流
電源Ｅと可変抵抗VRとからなるアーク長設定装
置ASの直流電源Ｅの正端子および可変抵抗VRの
一端が正入力端子taに接続されるとともに、可変
抵抗VRの分圧端子に第４抵抗Ｒ４の一端が接続
され、非反転入力端子が正入力端子taに接続され
た演算増幅器Ｑの反転入力端子に第３、第４抵抗
Ｒ３，Ｒ４の他端が接続され、第１抵抗Ｒ１の両
端の溶接電圧信号および可変抵抗VRの分圧端子
と正入力端子taとの間のアーク長設定用の設定電
圧信号が入力されるとともに、演算増幅器Ｑの反
転入力端子と出力端との間に出力用第５抵抗Ｒ５
が接続され、演算増幅器Ｑの出力端に限流用第６
抵抗Ｒ６を介して演算増幅器（図示せず）を内蔵
するワイヤ送給用モータ制御装置MCの入力端が
接続され、モータ制御装置MCの出力端がワイヤ
送給用モータＭに接続され、モータ制御装置MC
によりモータＭに所定の駆動電圧が印加される。

そして、溶接機を始動する場合、パルスアーク
電源装置１により、ワイヤ２および母材５からな
る溶接負荷に無負荷電圧が印加されるとともに、
当該無負荷電圧がワイヤ送給速度制御装置９の第
１、第２抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧され、溶接電
圧信号である第１抵抗Ｒ１の両端間の電圧が第３
抵抗Ｒ３を介して演算増幅器Ｑの反転入力端子に
入力されるとともに、アーク長設定装置ASの直
流電源Ｅの電圧が可変抵抗VRにより分圧され、
設定電圧信号である可変抵抗VRの分圧端子と正
入力端子taとの間の電圧が、第４抵抗Ｒ４を介し
て演算増幅器Ｑの反転入力端子に入力され、演算
増幅器Ｑにより前記両電圧が加算され、演算増幅
器Ｑの出力端から第６抵抗Ｒ６を介してモータ制
御装置MCに制御用指令電圧信号が出力されると
ともに、モータ制御装置MCによりモータＭに印
加される駆動電圧がモータ制御装置MCに帰還入
力され、モータ制御装置MCの演算増幅器により
前記指令電圧信号の電圧と前記駆動電圧とが比較
され、両電圧の差が０になるようにモータ制御装
置MCからモータＭに駆動電圧が印加され、モー
タＭが回転してワイヤ２の送給が開始される。

このとき、電源装置１からの無負荷電圧が溶接
時の所定の溶接電圧より大きく、第１抵抗Ｒ１の
両端間の電圧、すなわち、演算増幅器Ｑへの入力
電圧が大きいため、演算増幅器Ｑからの指令電圧
信号の電圧が大きく、モータＭに印加される駆動
電圧も大きくなり、モータＭが高速で回転してワ
イヤ２を送給し、ワイヤ２が母材５に短絡してワ
イヤ２と母材５との間に電流が流れ、ワイヤ２が
切れてアークが発生する。

つぎに、アーク発生後、定常的に溶接が行なわ
れる場合、アークの発生により、ワイヤ２と母材
５との間の電圧が前記の無負荷電圧から所定の溶
接電圧に低下するため、第１抵抗Ｒ１の両端間の
電圧も低下し、演算増幅器Ｑからの指令電圧信号
の電圧が低下して所定値になり、モータ制御装置
MCによりモータＭに所定の駆動電圧が印加さ
れ、ワイヤ２が所定の速度で送給され、アーク長
が一定の安定した溶接が行なわれる。

また、溶接時にワイヤ２の送給速度が急減して
アーク長が大きくなつた場合、あるいは、母材５
の溶接部分のくぼみによりアーク長が長くなつた
場合、ワイヤ２と母材５との間のインピーダンス
が大きくなるため、電源装置１によりワイヤ２と
母材５との間に印加される電圧が前記した所定の
溶接電圧よりも大きくなる。そして、第１抵抗Ｒ
１の両端間の電圧が定常時より増加するため、演
算増幅器Ｑからの指令電圧信号の電圧が増加して
所定値以上になり、モータ制御装置MCによりモ
ータＭに所定値よりも大なる駆動電圧が印加さ
れ、ワイヤ２が高速で母材５側に送給され、アー
ク長が再び短くなるとともに、前記の定常的な溶
接状態にすみやかに復帰する。さらに、アーク長
が短くなつた場合、前記のアーク長が長くなつた
場合と逆に、演算増幅器Ｑからの指令電圧信号の
電圧が低下して所定値以下になり、モータ制御装
置MCによりモータＭに所定値よりも小なる駆動
電圧が印加され、ワイヤ２が低速で母材５側に送
給され、アーク長が再び長くなるとともに、定常
的な溶接状態にすみやかに復帰する。

したがつて、この場合、アーク長の変動に対
し、ワイヤの送給をすみやかに追従させることに
より、溶接電圧をほぼ一定に保つことができる
が、パルス電流の通電時の入熱量の変化が大きい
ため、溶球が大きくなりすぎたり、また、溶球が
多くなりすぎたりして良好な溶接を行なうことが
できない。

この考案は、前記の点に留意してなされたもの
であり、つぎにこの考案を、その実施例を示した
第３図以下の図面とともに詳細に説明する。

まず、１実施例を示した第３図ないし第５図に
ついて説明する。

それらの図面において、第１図および第２図と
同一記号は同一のものを示し、第１図および第２
図と異なる点は、電源制御装置８から電源装置１
に出力されるベース電流用の制御信号に同期して
作動するとともに、パルス電流用の制御信号によ
り作動を停止する第１継電器１０を設け、第１継
電器１０の常開の第１、第２接点１０ａ，１０ｂ
を負入力端子tbと第２抵抗Ｒ２との間に直列に設
けるとともに、ベース電流の通電時の溶接電圧を
保持するホールド回路１１および第１継電器１０
の常閉の第３接点１０ｃからなる直列回路を、第
１継電器１０の第２接点１０ｂに並列に接続し、
第４図の１点鎖線で囲まれた回路により、ワイヤ
送給速度制御装置１２を構成した点である。

そして、電源制御装置８からの制御信号によ
り、第５図ａに示すように、電源装置１から一定
のベース電流および一定のパルス電流が一定間隔
で交互に出力され、ワイヤ２および母材５からな
る溶接負荷に、同図ｂに示すように、前記ベース
電流およびパルス電流に対応した溶接電圧が印加
され、前記と同様の動作により、パルスアーク溶
接が行なわれる。このとき、電源制御装置８から
電源装置１に出力されるベース電流用の制御信号
に同期して第１継電器１０が作動し、同図ｃに示
すように、第１継電器１０の第１、第２接点１０
ａ，１０ｂがオンするとともに、同図ｄに示すよ
うに、第１継電器１０の第３接点１０ｃがオフ
し、第１、第２接点１０ａ，１０ｂのオンによ
り、ベース電流時の正、負入力端子ta，tb間の溶
接電圧が、第１、第２抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路
に印加され、溶接電圧信号として第１抵抗Ｒ１の
両端間の電圧が第３抵抗Ｒ３を介して演算増幅器
Ｑの反転入力端子に入力されるとともに、ベース
電流時の正、負入力端子ta，tb間の溶接電圧が、
同図ｅに示すように、ホールド回路１１により検
出されて保持される。

つぎに、ベース電流用の制御信号につづいて電
源制御装置８から電源装置１に出力されるパルス
電流用の制御信号により第１継電器１０が作動を
停止し、第１継電器１０の第１、第２接点１０
ａ，１０ｂがオフするとともに第３接点１０ｃが
オンし、第１、第２接点１０ａ，１０ｂのオフに
より、パルス電流時の正、負入力端子ta，tb間の
溶接電圧が第１、第２抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路
に印加されることはなく、ベース電流通電時にホ
ールド回路１１により保持された溶接電圧に基づ
く電圧信号がホールド回路１１から第１継電器１
０の第３接点１０ｃを介して出力され、当該電圧
が第１、第２抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧され、溶
接電圧信号である第１抵抗Ｒ１の両端間の電圧が
第３抵抗Ｒ３を介して演算増幅器Ｑの反転入力端
子に入力される。

そして、第３抵抗Ｒ３を介して演算増幅器Ｑの
反転入力端子に入力される溶接電圧信号が、第５
図ｆに示すように、ベース電流またはパルス電流
の通電時に関係なく、ベース電流による溶接電圧
にもとづく一定の値となるため、演算増幅器Ｑか
ら第６抵抗Ｒ６を介してモータ制御装置MCに出
力される指令電圧信号も一定となり、モータ制御
装置MCからモータＭに一定の駆動電圧が印加さ
れ、ワイヤ２が一定速度で送給される。

したがつて、前記実施例によると、ベース電流
またはパルス電流の通電時に関係なく、ワイヤ２
を一定速度で送給することができ、パルス電流時
の入熱量を安定させることができ、安定した溶球
を得てスパツタの少ない良好な溶接を行なうこと
ができる。

つぎに、他の実施例を示した第６図以下の図面
につい説明する。

それらの図面において、第３図および第４図と
同一記号は同一のものを示し、第３図および第４
図と異なる点は、出力電流設定器７の出力端に、
入力用第７抵抗Ｒ７を介してNPN型トランジス
タTrのベースを接続するとともに、トランジス
タTrのコレクタおよびエミツタをそれぞれ直流
電源＋Ｂおよび一端が接地された第８抵抗Ｒ８の
他端に接続し、トランジスタTr、第７、第８抵
抗Ｒ７，Ｒ８により検出溶接電圧設定回路１３を
構成し、トランジスタTrのエミツタにシユミツ
ト回路１４の基準電圧用の入力端子を接続すると
ともに、ワイヤ２および母材５にそれぞれシユミ
ツト回路１４の信号、電圧用の２個の入力端子を
接続し、シユミツト回路１４の出力端にシユミツ
ト回路１４からの出力信号により作動する第２継
電器１５を設け、ワイヤ送給速度制御装置１６の
負入力端子tbと第２抵抗Ｒ２との間に、第２継電
器１５の常閉の第１接点１５ａ、第１継電器１０
の第１接点１０ａ、第２継電器１５の常閉の第２
接点１５ｂおよび第１継電器１０の第２接点１０
ｂからなる直列回路を設け、ホールド回路１１お
よび第１継電器１０の第３接点１０ｃからなる直
列回路を、第２継電器１５の第２接点１５ｂと第
１継電器１０の第２接点１０ｂとからなる直列回
路に並列に接続するとともに、第１継電器１０の
第３接点１０ｃに並列に第２継電器１５の常開の
第３接点１５ｃを接続した点である。

そして、ベース電流の通電時、溶接電圧が異常
に上昇することなく、所定の溶接電圧が溶接負荷
に印加される場合、出力電流設定器７から一定の
指令信号が出力されるとともに、この指令信号に
よる電流が第７抵抗Ｒ７を介して検出溶接電圧設
定回路１３のトランジスタTrのベースに流れて
トランジスタTrが導通し、トランジスタTrの直
流電源＋Ｂによる一定のコレクタ電流が流れ、こ
のコレクタ電流による第８抵抗Ｒ８の両端間の電
圧がシユミツト回路１４に基準電圧として入力さ
れるとともに、電源装置１からの一定の溶接電圧
が信号電圧として入力される。さらに、シユミツ
ト回路１４により基準電圧に対する信号電圧の大
小が判別されるが、いま信号電圧である溶接電圧
が一定であり、シユミツト回路１４の基準電圧の
不感帯レベルを越えないため、シユミツト回路１
４は作動せず、第２継電器１５も作動しない。

したがつて、ワイヤ送給速度制御装置１６にお
いて、第２継電器１５の第１、第２接点１５ａ，
１５ｂがオンしているため、第３図および第４図
の場合と同様の動作により、ベース電流の通電時
に、第１継電器１０が作動して第１、第２接点１
０ａ，１０ｂがオンし、第３接点１０ｃがオフ
し、ホールド回路１１に溶接電圧が保持され、パ
ルス電流の通電時に、第１継電器１０が作動を停
止して第１、第２接点１０ａ，１０ｂがオフ、第
３接点１０ｃがオンし、ホールド回路１１により
保持されていた溶接電圧が出力され、ワイヤ送給
用モータＭが一定の速度で回転され、ワイヤ２が
一定速度で送給される。

つぎに、第８図ａに示すように、ベース電流の
通電時に、溶接電圧が同図ａ中の１点鎖線で示す
所定のレベルより異常に上昇した場合、シユミツ
ト回路１４に入力される信号電圧が基準電圧の不
感帯レベルより大きくなり、シユミツト回路１４
が作動するとともに、第２継電器１５も作動する
ため、ワイヤ送給速度制御装置１６において、第
２継電器１５の第１、第２接点１５ａ，１５ｂ
が、同図ｂに示すようにオフし、第２継電器１５
の第３接点１５ｃが、同図ｃに示すようにオン
し、溶接電圧が上昇する以前にホールド回路１１
により保持されていた所定の溶接電圧がホールド
回路１１から第２継電器１５の第３接点１５ｃを
介して出力される。

そして、溶接電圧の異常な上昇にも拘らず、第
３抵抗Ｒ３を介して演算増幅器Ｑに入力される溶
接電圧信号が、第８図ｄに示すように、ほぼ一定
となるため、演算増幅器Ｑから第６抵抗Ｒ６を介
してモータ制御装置MCに出力される指令電圧信
号も一定となり、モータ制御装置MCによりモー
タＭに一定の駆動電圧が印加され、ワイヤ２が一
定の速度で送給される。

したがつて、前記実施例によると、ベース電流
通電時に、溶接電圧が異常に上昇しても、常にワ
イヤ２を一定の速度で送給することができるた
め、一定の溶着量を得ることができ、品質の高い
溶接を行なうことができる。また、ベース電流通
電時に、ワイヤ２が母材５に短絡して溶接電圧が
変動した場合も、同様にしてワイヤ２の送給速度
を一定に保つことができる。

なお、第１、第２継電器１０，１５の各接点
を、有接点から無接点に置き換えても、この考案
を同様に実施することができる。

以上のように、この考案のパルスアーク溶接機
によると、溶接負荷にベース電流およびパルス電
流からなる溶接電流を供給するパルスアーク電源
装置と、溶接時の溶接電圧信号とアーク長設定装
置からのアーク長設定用の設定電圧信号とが加算
されて制御用指令電圧信号を出力する演算増幅器
と、該演算増幅器からの指令電圧信号により消耗
式溶接ワイヤの送給速度を制御するワイヤ送給用
モータとを備えたパルスアーク溶接機において、
前記ベース電流の通電時に作動し、前記パルス電
流の通電時に作動停止する継電器と、前記ベース
電流の通電時に溶接電圧をホールドするホールド
回路と、前記ホールド回路と前記演算増幅器との
間に設けられた前記継電器の常閉接点とを設けた
ことにより、ワイヤの送給速度を一定に保つこと
ができ、良好な溶接を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のパルスアーク溶接機のブロツク
図、第２図は第１図の一部の結線図、第３図以下
の図面はこの考案のパルスアーク溶接機の実施例
を示し、第３図ないし第５図は１実施例を示し、
第３図はブロツク図、第４図は要部の結線図、第
５図は動作説明用のタイミングチヤートであり、
ａは溶接電流、ｂは溶接電圧、ｃ，ｄはそれぞれ
第１継電器の第１、第２接点および第３接点のオ
ン・オフ動作、ｅはホールド回路に保持される電
圧、ｆは溶接電圧信号をそれぞれ示し、第６図以
下の図面は他の実施例を示し、第６図はブロツク
図、第７図は要部の結線図、第８図は動作説明用
のタイミングチヤートであり、ａは溶接電圧、
ｂ，ｃはそれぞれ第２継電器の第１、第２接点お
よび第３接点のオン・オフ動作、ｄは溶接電圧信
号をそれぞれ示す。 １……パルスアーク電源装置、２……ワイヤ、
１０……第１継電器、１０ｃ……第３接点、１１
……ホールド回路、１２，１６……ワイヤ送給速
度制御装置、AS……アーク長設定装置、Ｑ……
演算増幅器、Ｍ……ワイヤ送給用モータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 溶接負荷にベース電流およびパルス電流からな
   る溶接電流を供給するパルスアーク電源装置と、
   溶接時の溶接電圧信号とアーク長設定装置からの
   アーク長設定用の設定電圧信号とが加算されて制
   御用指令電圧信号を出力する演算増幅器と、該演
   算増幅器からの指令電圧信号により消耗式溶接ワ
   イヤの送給速度を制御するワイヤ送給用モータと
   を備えたパルスアーク溶接機において、前記ベー
   ス電流の通電時に作動し、前記パルス電流の通電
   時に作動停止する継電器と、前記ベース電流の通
   電時に溶接電圧をホールドするホールド回路と、
   前記ホールド回路と前記演算増幅器との間に設け
   られた前記継電器の常閉接点とを設けたパルスア
   ーク溶接機。