JPS6245819Y2 - - Google Patents

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JPS6245819Y2
JPS6245819Y2 JP1981107720U JP10772081U JPS6245819Y2 JP S6245819 Y2 JPS6245819 Y2 JP S6245819Y2 JP 1981107720 U JP1981107720 U JP 1981107720U JP 10772081 U JP10772081 U JP 10772081U JP S6245819 Y2 JPS6245819 Y2 JP S6245819Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、アルゴンガス等の不活性ガスあるい
は不活性ガスに酸素、炭酸ガス等の活性ガスを混
入したガス中で消耗性電極を用いて施工するパル
スアーク溶接に用いる溶接電源装置に関するもの
である。
[Detailed description of the invention] This invention is used for pulsed arc welding using a consumable electrode in an inert gas such as argon gas or a gas containing an active gas such as oxygen or carbon dioxide in an inert gas. The present invention relates to a welding power supply device.

パルスアーク溶接は、電極と母材との間に低出
力のベース電流を通電し、このベース電流に重畳
させて任意の周期でパルス状又は矩形波状の高い
電流を供給して溶接するもので、パルス状又は矩
形波状の大電流によるピンチ力により、送給され
たワイヤ電極の溶融金属をスプレー状の小粒子と
なし、ワイヤ電極先端から高速度で離脱させるた
め、スパツタの発生が少ないという利点を有して
いる。
Pulsed arc welding is a method of welding by passing a low-output base current between the electrode and the base metal, and supplying a pulsed or rectangular wave-like high current at an arbitrary cycle, superimposed on this base current. The molten metal from the fed wire electrode is turned into spray-like small particles by the pinching force generated by a large current in the form of pulses or rectangular waves, and the molten metal is separated from the tip of the wire electrode at high speed, resulting in less spatter. have.

そして、この種の溶接を行う際、溶接母材、溶
接姿勢等に応じて適正な電圧電流条件がある。従
来の溶接電源装置においては、溶接電圧を決定す
る溶接電圧設定器と溶接電流を決定するワイヤ送
給速度設定器とをそれぞれ別個に調整するように
なつていた。したがつて、実際に溶接を行う前
に、予め試験溶接を行つて適正溶接条件に合わせ
る必要があり、溶接作業に相当の経験のある者で
なければその調整に相当の時間を要し、溶接ワイ
ヤの損失も多かつた。従来、溶接電圧とワイヤ送
給速度とを1つの設定器を用いて調節することが
(パルス電流を重畳しない電源で)消耗性ワイヤ
電極を使用するアーク溶接方法において実施され
ていた。
When performing this type of welding, there are appropriate voltage and current conditions depending on the welding base material, welding posture, etc. In conventional welding power supply devices, a welding voltage setting device that determines the welding voltage and a wire feed speed setting device that determines the welding current are each adjusted separately. Therefore, before actually welding, it is necessary to perform test welding in advance to match the appropriate welding conditions, and unless a person has considerable experience in welding, it will take a considerable amount of time to make the adjustments. There was also a lot of wire loss. Traditionally, adjusting the welding voltage and wire feed speed using a single setting device (with a power source without superimposed pulsed current) has been implemented in arc welding processes using consumable wire electrodes.

この種の溶接法では、溶接電圧を2乗した値に
ワイヤ送給速度が比例するような関係があつたた
め、溶接電圧設定器の指令電圧を2乗変換し、又
は折線近似する等の変換装置を設け、変換された
出力によりワイヤ送給速度を設定する制御が行な
われていた。ワイヤ送給速度と溶接電流とは第1
図に示すような比例関係があるため、溶接電圧の
2乗に比例した溶接電流を得るためには上述のよ
うな変換装置又は近似装置が必要であつたが、装
置が複雑となり近似誤差がアークの安定性に及ぼ
す影響も無視できないということがあつた。
In this type of welding method, the wire feed speed is proportional to the square of the welding voltage, so conversion devices such as square conversion of the command voltage of the welding voltage setting device or linear approximation are required. was installed, and control was performed to set the wire feeding speed using the converted output. What is wire feeding speed and welding current?
Because of the proportional relationship shown in the figure, in order to obtain a welding current proportional to the square of the welding voltage, a conversion device or approximation device as described above was required, but the device was complicated and the approximation error caused arcing. The effect on the stability of the system cannot be ignored.

本考案は、上記欠点を除去し簡単な構成で溶接
電圧とワイヤ送給速度とを自動的に連動させるよ
うにした溶接装置である。即ち第3図に示すよう
にベース電流IBにパルス電流IPを重畳し、パル
ス時間T1を一定とし、ベース時間TBを変えるこ
とにより(周期T2が変わる)溶接電流を調節す
るパルスアーク溶接においては、実験の結果、溶
接電圧に溶接電流が比例することがわかつた。し
たがつて溶接電圧にワイヤ送給速度を比例させる
だけで適切な溶接条件を得ることができる。より
具体的には2乗変換装置や近似装置を不要とする
簡単な(分圧器又は可変抵抗器)装置のみで実現
できるアーク溶接装置である。
The present invention is a welding device that eliminates the above drawbacks and automatically links the welding voltage and wire feeding speed with a simple configuration. That is, as shown in Fig. 3, a pulse current I P is superimposed on the base current I B , the pulse time T 1 is kept constant, and the welding current is adjusted by changing the base time T B (the period T 2 changes). In arc welding, experiments have shown that welding current is proportional to welding voltage. Therefore, appropriate welding conditions can be obtained simply by making the wire feeding speed proportional to the welding voltage. More specifically, it is an arc welding device that can be realized using only a simple device (voltage divider or variable resistor) that does not require a square conversion device or an approximation device.

以下本考案の一実施例を図面を用いて詳細に説
明する。第2図は本考案の一実施例を示したブロ
ツク図である。同図において、1は交流電源、2
はベース電流を供給する電圧を得るベース電流用
変圧器、3はベース電流用変圧器2の2次電圧を
整流するベース電流用整流器、4はベース電流を
限流する限流用抵抗、5は平滑用リアクトル、6
は負荷であり、消耗性電極61と母材62により
構成され、交流電源1よりベース電流用変圧器
2、ベース電流用整流器3、限流用抵抗4、平滑
用リアクトル5を介して負荷6にベース電流が供
給される。7はパルス電流を供給する電圧を得る
パルス電流用変圧器、8はパルス電流用変圧器の
2次電圧を整流するとともに平滑するパルス電流
用整流器、9はトランジスタまたはサイリスタ等
の制御素子を有し、パルス電流用整流器の出力電
圧を指令信号により負荷6の要求するパルス幅、
パルス周波数のパルスを供給するチヨツパ、10
は負荷6に流れるベース電流およびパルス電流を
検出する電流検出器、11は電流検出器10の出
力信号を増幅する増幅器、12は溶接電流を設定
する基準電源、13は基準電源12の出力電圧と
増幅器11の出力電圧とを比較してその差電圧を
増幅するパルス電流用比較増幅器、14はパルス
電流用比較増幅器の出力電圧を入力としてチヨツ
パ9のパルス幅および周波数を指令するパルス電
流用ドライブ回路であり、交流電源1よりパルス
電流用変圧器7、パルス電流用整流器8、チヨツ
パ9、平滑用リアクタ5を介して負荷6にパルス
電流が供給され、電流検出器10、増幅器11、
基準電源12、パルス電流用比較増幅器13、ド
ライブ回路14によりチヨツパ9の制御装置を構
成する。15はワイヤ送給に必要なワイヤ送給用
モータ16はモータ15に必要な電圧を得るモー
タ駆動用変圧器、17はサイリスタ等の制御素子
を有し、モータ15に印加する電圧を制御するモ
ータ駆動用整流器、18はモータ15に印加する
電圧あるいはモータの回転数に比例した電圧を検
出した検出電圧と基準電源12の出力電圧とを比
較しその差電圧圧を増幅するモータ駆動用比較増
幅器、19はモータ駆動用比較増幅器18の出力
電圧を入力とし、モータ駆動用整流器17の出力
電圧を指令するモータ駆動用ドライブ回路であ
り、交流電源1からモータ駆動用変圧器16、モ
ータ駆動用整流器17を介してワイヤ送給用モー
タ15にモータ駆動用電源が供給され、ワイヤ送
給用モータ15の駆動により、消耗式電極のワイ
ヤが母材へ送り込まれる。なお、基準電源12は
可変することができ、パルス電流用の基準電圧お
よびモータ駆動用の基準電圧を指令変更ができ
る。交流電源1をベース電流用変圧器2に印加し
て所要電圧に変圧し、その電圧をベース電流用整
流器3により整流し、この整流された電圧を限流
用抵抗4により負荷6が要求するベース電流に限
流し、平滑用リアクトル5を介して負荷6に第3
図に示すようなベース電流IBを流す。また交流
電源1はパルス電流用変圧器7により所要電圧に
変圧され、その電圧はパルス電流用整流器8によ
り整流されるとともに平滑され、チヨツパ9によ
りON,OFF制御されて第3図に示すようにパル
ス電流IPが平滑用リアクトル5を介して負荷6
に流される。そして、負荷6に流れる溶接電流を
電流検出器10により検出し、この検出された信
号を増幅器11により増幅し、この増幅された信
号を基準電源12の基準電圧とパルス電流用比較
増幅器13により比較し、その差電圧を増幅し、
この増幅された信号によりパルス電流用ドライブ
回路14を制御し、チヨツパ9の制御素子を制御
して、第3図で示す周期T2を可変してパルス周
波数を可変し、第4図に示すように定電流制御し
ている。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. In the figure, 1 is an AC power supply, 2
is a base current transformer that obtains the voltage that supplies the base current, 3 is a base current rectifier that rectifies the secondary voltage of the base current transformer 2, 4 is a current limiting resistor that limits the base current, and 5 is a smoothing reactor, 6
is a load, which is composed of a consumable electrode 61 and a base material 62, and is connected to the load 6 from the AC power source 1 via a base current transformer 2, a base current rectifier 3, a current limiting resistor 4, and a smoothing reactor 5. Current is supplied. 7 is a pulse current transformer that obtains a voltage for supplying pulse current; 8 is a pulse current rectifier that rectifies and smoothes the secondary voltage of the pulse current transformer; 9 has a control element such as a transistor or a thyristor; , the output voltage of the pulse current rectifier is set to the pulse width required by the load 6 by a command signal,
A chipper supplying pulses at a pulse frequency, 10
11 is an amplifier that amplifies the output signal of the current detector 10; 12 is a reference power source for setting the welding current; 13 is the output voltage of the reference power source 12; A pulse current comparison amplifier that compares the output voltage of the amplifier 11 and amplifies the difference voltage; 14 is a pulse current drive circuit that uses the output voltage of the pulse current comparison amplifier as input to command the pulse width and frequency of the chopper 9; A pulse current is supplied from an AC power supply 1 to a load 6 via a pulse current transformer 7, a pulse current rectifier 8, a chopper 9, a smoothing reactor 5, a current detector 10, an amplifier 11,
The reference power supply 12, the pulse current comparison amplifier 13, and the drive circuit 14 constitute a control device for the chopper 9. 15 is a wire feeding motor necessary for wire feeding; 16 is a motor drive transformer that obtains the voltage necessary for the motor 15; 17 is a motor that has a control element such as a thyristor and controls the voltage applied to the motor 15; A driving rectifier 18 is a motor driving comparison amplifier that compares the detected voltage applied to the motor 15 or the detected voltage proportional to the rotational speed of the motor with the output voltage of the reference power supply 12 and amplifies the differential voltage. 19 is a motor drive drive circuit which inputs the output voltage of the motor drive comparison amplifier 18 and commands the output voltage of the motor drive rectifier 17; Motor driving power is supplied to the wire feeding motor 15 through the wire feeding motor 15, and the wire of the consumable electrode is fed into the base material by driving the wire feeding motor 15. Note that the reference power source 12 can be varied, and the reference voltage for pulse current and the reference voltage for driving the motor can be commanded to be changed. The AC power supply 1 is applied to the base current transformer 2 to transform it to the required voltage, the voltage is rectified by the base current rectifier 3, and the rectified voltage is converted to the base current required by the load 6 by the current limiting resistor 4. The third current is limited to the load 6 through the smoothing reactor 5.
A base current I B as shown in the figure is applied. Further, the AC power supply 1 is transformed to a required voltage by a pulse current transformer 7, and the voltage is rectified and smoothed by a pulse current rectifier 8, and turned on and off by a chopper 9, as shown in FIG. The pulse current I P passes through the smoothing reactor 5 to the load 6.
be swept away by Then, the welding current flowing through the load 6 is detected by the current detector 10, this detected signal is amplified by the amplifier 11, and this amplified signal is compared with the reference voltage of the reference power source 12 by the pulse current comparison amplifier 13. and amplify the difference voltage,
The pulse current drive circuit 14 is controlled by this amplified signal, and the control element of the chopper 9 is controlled to vary the period T 2 shown in FIG. 3 to vary the pulse frequency, as shown in FIG. 4. constant current control.

一方、交流電源1はモータ駆動用変圧器16に
より所要電圧に変圧され、その変圧された電圧を
モータ駆動用整流器17により整流し、その整流
された電圧をワイヤ送給用モータ15に印加す
る。また、ワイヤ送給用モータ15に印加する電
圧あるいはモータの回転数に比例した電圧を検出
し、この検出電圧と基準電源12の基準電圧をモ
ータ駆動用比較増幅器18により比較するととも
に差電圧を増幅し、この増幅された信号によりモ
ータ駆動用ドライブ回路19を制御し、モータ駆
動用整流器17の制御素子を制御して、ワイヤ送
給用モータ15を定速度で制御し、消耗式電極の
ワイヤが母材へ定速度で送り込まれる。
On the other hand, the AC power source 1 is transformed to a required voltage by a motor drive transformer 16, the transformed voltage is rectified by a motor drive rectifier 17, and the rectified voltage is applied to the wire feeding motor 15. In addition, the voltage applied to the wire feeding motor 15 or the voltage proportional to the rotation speed of the motor is detected, and this detected voltage and the reference voltage of the reference power supply 12 are compared by the motor drive comparison amplifier 18 and the difference voltage is amplified. The motor drive drive circuit 19 is controlled by this amplified signal, and the control element of the motor drive rectifier 17 is controlled to control the wire feeding motor 15 at a constant speed, so that the wire of the consumable electrode is It is fed into the base material at a constant speed.

そして、基準電源12の基準電圧を可変し、基
準電圧を増加させると、パルス電流の周期T2
減少して、パルス電流の周波数は増加して、パル
ス電流は増加するとともに、ワイヤ送給用モータ
の回転数が増加して、ワイヤ送給速度が増加す
る。このため、送給されたワイヤの溶融金属がス
プレー状の小粒子となつて、ワイヤの先端から高
速度で離脱を続ける。基準電圧をさらに増加させ
ると、ベース電流の流れる期間が少なくなり、溶
融金属を保温又は溶融する能力が減少するととも
に、平均電流が増加して溶接機の容量が増加す
る。このためワイヤ径が1.6mmのワイヤを用いて
溶接する場合約0.5msecのパルス幅T1のパルス電
流が必要であるが、このパルス電流に対するベー
ス電流の流れる期間は0.5msecが限度であり、パ
ルス周波数は1KHzが限度である。
Then, when the reference voltage of the reference power source 12 is varied and the reference voltage is increased, the period T 2 of the pulse current decreases, the frequency of the pulse current increases, and the pulse current increases. The motor rotation speed increases and the wire feeding speed increases. Therefore, the molten metal of the fed wire becomes spray-like small particles and continues to separate from the tip of the wire at high speed. Increasing the reference voltage further reduces the period during which the base current flows, reducing the ability to keep or melt the molten metal, and increases the average current, increasing the capacity of the welder. Therefore, when welding a wire with a wire diameter of 1.6 mm, a pulse current with a pulse width T 1 of approximately 0.5 msec is required, but the period during which the base current flows for this pulse current is limited to 0.5 msec, and the pulse The frequency is limited to 1KHz.

以上述べた如く本考案は交流電源と、この交流
電源に直列に接続されたベース電流供給装置と平
滑リアクトルと電流検出器と、上記ベース電流供
給装置に並列に接続されたパルス電流供給装置
と、上記電流検出器の出力と基準電圧とを比較す
る第1の比較増幅器と、この第1の比較増幅器の
出力信号により上記パルス電流供給装置から出力
されるパルス電流を制御するドライブ回路と、上
記交流電源に接続されたワイヤ送給モータ制御装
置と、上記基準電圧によりワイヤ送給速度を設定
する設定回路とから成ることを特徴とするアーク
溶接装置であるから、溶接電流とワイヤ送給速度
とを1つの基準電圧で同時に設定できるので制御
装置の構成が簡単であり、更に溶接電流パルスの
休止時間を制御して定電流特性としているので、
パルス電流による入熱が一定となるため溶接ビー
ドが均一で安定な溶接を行うことができるという
効果がある。
As described above, the present invention includes an AC power supply, a base current supply device, a smoothing reactor, and a current detector connected in series to the AC power supply, a pulse current supply device connected in parallel to the base current supply device, a first comparison amplifier that compares the output of the current detector with a reference voltage; a drive circuit that controls the pulse current output from the pulse current supply device based on the output signal of the first comparison amplifier; Since the arc welding device is characterized by comprising a wire feed motor control device connected to a power source and a setting circuit that sets the wire feed speed based on the reference voltage, it is possible to adjust the welding current and wire feed speed. The configuration of the control device is simple because it can be set at the same time with one reference voltage, and it also controls the pause time of the welding current pulse to achieve constant current characteristics.
Since the heat input due to the pulsed current is constant, there is an effect that the weld bead is uniform and stable welding can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はワイヤ送給量−溶接電流特性図、第2
図は本考案の一実施例を示すブロツク結線図、第
3図は第2図のパルスアーク溶接電源の溶接電流
波形図、第4図は第2図のパルスアーク溶接電源
の溶接電流−溶接電圧特性図を示す。 1……交流電源、2……ベース電流用変圧器、
3……ベース電流用整流器、5……平滑用リアク
トル、6……負荷、61……消耗性電極、62…
…母材、7……パルス電流用変圧器、8……パル
ス電流用整流器、9……チヨツパ、10……電流
検出器、12……基準電源、13……比較増幅
器、14……ドライブ回路、15……ワイヤ送給
モータ、16……ワイヤ送給用モータ、17……
モータ駆動用整流器、18……比較増幅器、19
……モータドライブ回路。
Figure 1 is a wire feed rate vs. welding current characteristic diagram, Figure 2
The figure is a block wiring diagram showing one embodiment of the present invention, Figure 3 is a welding current waveform diagram of the pulsed arc welding power source shown in Figure 2, and Figure 4 is the welding current vs. welding voltage of the pulsed arc welding power source shown in Figure 2. A characteristic diagram is shown. 1... AC power supply, 2... Base current transformer,
3...Base current rectifier, 5...Smoothing reactor, 6...Load, 61...Consumable electrode, 62...
... Base material, 7 ... Pulse current transformer, 8 ... Pulse current rectifier, 9 ... Chopper, 10 ... Current detector, 12 ... Reference power supply, 13 ... Comparison amplifier, 14 ... Drive circuit , 15... wire feeding motor, 16... wire feeding motor, 17...
Motor drive rectifier, 18... Comparison amplifier, 19
...Motor drive circuit.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 交流電源と、この交流電源に直列に接続された
ベース電流供給装置と平滑リアクトルと電流検出
器と、上記ベース電流供給装置に並列に接続され
たチヨツパと、このチヨツパを含むパルス電流供
給装置と、上記電流検出器の出力と基準電圧とを
比較する第1の比較増幅器と、この第1の比較増
幅器の出力信号により、上記チヨツパのOFF時
間を制御することにより上記パルス電流供給装置
から出力されるパルス電流の休止時間を制御する
ドライブ回路と、上記交流電源に接続されたワイ
ヤ送給モータ制御装置と、上記基準電圧によりワ
イヤ送給速度を設定する設定回路とを有すること
を特徴とするアーク溶接装置。
an alternating current power supply, a base current supply device, a smoothing reactor, and a current detector connected in series to the alternating current power supply, a chopper connected in parallel to the base current supply device, and a pulse current supply device including the chopper; A first comparator amplifier that compares the output of the current detector with a reference voltage, and an output signal of the first comparator amplifier that controls the OFF time of the chopper to be output from the pulse current supply device. Arc welding characterized by having a drive circuit that controls the pause time of the pulse current, a wire feed motor control device connected to the AC power source, and a setting circuit that sets the wire feed speed based on the reference voltage. Device.
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