JPS6253263B2

JPS6253263B2 -

Info

Publication number: JPS6253263B2
Application number: JP53151148A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Nihei; Satoshi Ogura; Eiji Ashida; Juzo Kozono; Akira Konuma
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-12-08
Filing date: 1978-12-08
Publication date: 1987-11-10
Also published as: US4396823A; GB2039174A; GB2039174B; DE2949361A1; JPS5577975A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は多電極溶接法及び装置に関する。

各電極に交互に溶接電流を流し磁気干渉を防止
する多電極溶接法は、高速，高能率溶接を可能と
する溶接法である。従来の構成図を第１図に示
す。図において、溶接電源１の一端は並列に設け
られた半導体スイツチ２，３を介して溶接トーチ
４，５に接続され、他端は溶接母材６に接続する
ようになつている。スイツチ２，３は交互にオン
され、トーチ（電極）４，５に溶接電流を印加す
べく働く。第２図には、半導体スイツチ２，３の
具体例を含めた従来例を示す。

第２図に於いて、スイツチ２，３は同一構成で
あり、スイツチング用主サイリスタ２０，３０、
該主サイリスタ２０，３０をオフさせるための補
助サイリスタ２１，３１、コンデンサ２２，３
２、コイル２３，３３、ダイオード２４，３４、
及び図示していないサイリスタ点弧回路などから
なつている。各電極に交互に溶接電流を流す場
合、主サイリスタ２０を点弧させる。これによつ
て電極４に溶接電流が流れる。ある時間通電し主
サイリスタをOFFさせると同時に電極５の主サ
イリスタ３０を点弧させるには電極４の補助サイ
リスタ２１を点弧させ、コンデンサー２２、コイ
ル２３に蓄えられていた電荷を主サイリスタ２０
の逆方向から放電させることにより主サイリスタ
２０に流れる電流をOFFさせる。さらにOFFす
ると電極５の主サイリスタ３０を点弧させて電極
５に溶接電流を流す。主サイリスタ３０をOFF
させるには補助サイリスタ３１を点弧する。この
動作は電極４の主サイリスタ２０をOFFさせた
ものと同じ動作であり、このくりかえしをある周
波数で行い各電極に交互に溶接電流を流しアーク
による磁気干渉を防止している。

以上の第１図，第２図の構成に伴う電極４，５
に流れる溶接電流Ａ，Ｂのタイムチヤートを第３
図ａ，ｂに示す。第３図ａは、スイツチ２，３の
オンする区間を同一時間巾に設定した事例であ
り、この際には、同一パルス巾、同一ピーク値の
溶接電流Ａ，Ｂが流れることになる。２電極４，
５に周期の異なるパルス巾の溶接電流Ａ，Ｂを流
すには、スイツチ２，３をオンする時間を異なら
しめればよい。この事例が第２図ｂに示されてい
る。

以上の従来例で云えることは、溶接電流の印加
時間が変化できるものの、ピーク自体は変更でき
ない。溶接の対象や種類によつては、印加時間巾
だけでなく、その振幅も変つた場合の方が、効果
的な場合がある。こうした要求に対しては、従来
例は適応できなかつた。即ち、母材の種別や溶接
条件の拡大に対して適用範囲の狭いものであつ
た。

本発明の目的は適用範囲の拡大をはかつてなる
多電極溶接法及び装置を提供するものである。

本発明の要旨は溶接電流の時間巾のみならず、
その振幅を可変ならしめるようにしたものであ
る。更に、本発明では幾つかの電気回路の改良も
提案されている。以下、図面により本発明を詳細
に述べよう。

第４図に、本発明で適用される溶接電流のタイ
ムチヤートを示す。溶接電流Ａの振幅は溶接電流
Ｂの振幅に比して大きく設定している。本発明で
はこのように多電極間で振幅が異なつている点が
一つの特徴である。

次に、第５図に実施例を示す。図で、溶接電源
１とスイツチ２，３との間には溶接電流制御用ト
ランジスタ４０が設けられている。このトランジ
スタ４０のベース電流を制御することによつてコ
レクタ電流i₁としての溶接電流の制御を行つてい
る。上記トランジスタ４０のベース電流制御は、
ポテンシヨメータ４１，４２、FETスイツチ４
３，４４、差動増巾器４５、抵抗４９，５０，５
２，５３、溶接電流検出用変流器５１とより成る
回路によつてなされる。上記スイツチ４３，４４
のゲートはパルス発振器４６の２つの出力４６
ａ，４６ｂによつて制御される。この発振器４６
は、周波数可変用ポテンシヨメータ４７によつて
周波数可変、デユテイ可変用ポテンシヨメータ４
８によつて出力パルス４６ａ，４６ｂのデユテイ
可変となつている。ポテンシヨメータ４１，４２
はそれぞれ溶接電流設定用ポテンシヨメータであ
る。また、スイツチ２，３の制御は出力４６ａ，
４６ｂによつて行われる。以上の構成の各部波形
を第６図に示す。

動作を説明する。先ず、溶接動作に先立つて、
各ポテンシヨメータ４１，４２，４７，４８が所
定の値に設定される。ポテンシヨメータ４１を電
極４の溶接電流制御用、ポテンシヨメータ４２を
電極５の溶接電流制御用とし、前者の設定値を後
者の設定値よりも大きくとる。先ず、発振器４６
から出力パルス４６ａが発生し、スイツチ４３を
オンにポテンシヨメータ４１の設定値に相当する
信号が増巾器４５のマイナス端に入力する。この
マイナス端には変流器５１によつて検出される溶
接電流相当の信号も帰還しており、両者の偏差が
正式の入力となる。増巾器４５の出力に応じてト
ランジスタ４０を流れる電流i₁が制御をうけ、ス
イツチ２，３に行く。スイツチ２，３の中で、ス
イツチ２は出力４６ａによつてオンされている
故、スイツチ２を通して上記トランジスタ４０を
介して得られる電流i₁は電極４用の溶接電流Ａと
して電極４に印加される。上記の変流器５１はこ
の際の溶接電流を検出するもので、その帰還の役
割は、負帰還用となつて溶接電流を収束させるた
めである。次に、出力４６ａのパルス巾後、出力
４６ｂが発生し、上述と同様、スイツチ４４，３
のオン、トランジスタ４０の制御によつて他方の
電極５に溶接電流Ｂを流すように働く。この結
果、第６図に示す如く、電極４，５には第６図に
示す如く溶接電流Ａ，Ｂが流れることになる。
尚、第６図では、溶接電流Ａ，Ｂの間で、周波数
同一、振幅1/2としているが、これらは、ポテン
シヨメータ４７，４８によつて任意に設定可能で
ある。

以上の実施例で、溶接電流制御用のトランジス
タは１個で示したが、溶接電流は数百アンペアと
いう大きな量であり、従つて、実際は数百個のト
ランジスタによつて形成されている。

第７図は、上記スイツチ２，３をサイリスタ２
００，３００によつて形成した実施例を示してい
る。図では母材６への溶接電流の印加の方向が第
５図と異なつているが、これはそのように設定し
たというだけであつて特別の意味を持つものでは
ない。従つて、第５図と構成はほとんど同じであ
り、異なつている点はパルス発振器６０である。
このパルス発振器６０は、周波数比率、デユテイ
率を変更させうる点では第５図のパルス発振器４
６と変らない。異なつている点はサイリスタ２０
０，３００を制御するためのパルス６０ｃ，６０
ｄを発生させるやり方にある。かかる構成の各部
波形を第８図に示す。

上記構成に於いて、サイリスタ２００，３００
の点弧パルス６０ｃ，６０ｄは第８図の如きタイ
ミングで与えられる。この結果、各点弧パルス６
０ｃ，６０ｄでサイリスタ２００，３００は点弧
される。一方、トランジスタ４０のベースには、
第８図の電流i₁を流すべくパルス６０ａ，６０ｂ
が印加される。この際、パルス間には、サイリス
タのターンオフ時間より長く設定された空き時間
（トランジスタ４０がオフになる時間でもある）
ｔを設けておく。これによつて、時間ｔの間に点
弧中のサイリスタは自動的に消弧することにな
る。以上の結果、第８図に示す如き溶接電流Ａ，
Ｂが電極４，５に流れることになる。

以上の第７図の実施例によれば、サイリスタの
消弧対策として第２図に示す如き各種の素子を必
要とせず、転流が可能となつた。

第９図は第７図の実施例を基本とし、各電極に
流れる電流の方向（交流）を変化せしめるように
した実施例である。各サイリスタ７０，７１，７
２，７３の点弧、及び消弧の関係は第７図と同じ
である。先ず、主サイリスタ７１，７２を点弧す
れば、電流Ａがサイリスタ７１→母材６→電極４
→サイリスタ７２と流れ、主サイリスタ７０，７
３を点弧すれば、電流Ｂがサイリスタ７０→電極
５→母材６→サイリスタ７３へと流れる。即ち、
電極４，５での溶接電流Ａ，Ｂが第１０図ａの如
く、交互に極性の異なり且つ振幅の異なるものと
なる。尚、スイツチ７４は以上の動作では、オフ
とすることが必要であるが、スイツチ７４をオン
にした場合には単一電極による方形波溶接とな
る。この時の波形を第１０図ｂに示す。

以上の実施例では、サイリスタの転流のための
回路を不用としているが、第２図に示す如き転流
回路を設けても本発明の当初の目的は達成可能で
ある。

本発明の如き振幅の異なる溶接電流がいかなる
溶接条件の時に有効であるかを以下説明する。

(1) 銅の場合銅は鉄等に比べて熱伝導率が数倍（約５倍）と
なつている。そのため、絶えず400℃〜700℃程度
の予熱を与えて、溶接を行うようにしている。然
るに、２電極構成で同一ピークの溶接電流の場合
は、本溶接と予熱とを同一ピークで行うことにな
るため、予熱が不足することになる。こうした場
合に本発明を適用すれば、充分な予熱効果をあげ
ることができる。

(2) 鋼の場合鋼溶接では、溶接速度上の問題がある。速度が
大きいとハンピング現象（穴あき）が生ずる。こ
のハンピング現象によるハンピングビードを防止
するためには、先行に比して後行の溶接電流を大
とすればよい。即ち、本発明を適用することによ
つて、ハンピング現象を防止でき、適正な溶接が
可能となる。

(3) アルミの場合アルミ溶接では、アルミ表面の酸化膜を破壊し
た後に正式の溶接を行うことが必要となる。いわ
ゆるクリーニングリアクシヨンを行う。この際、
２電極構成で同一ピークの場合、プラス電極、マ
イナス電極として交流的な波形を加えることが必
要であるが、プラス電極が消耗（溶融）してしま
うことがある。これに比して、第９図に示す如き
構成による第１０図の波形によれば、ピークが変
るため、上記の如き欠点は解消できる。

(4) その他の事例以上は、主として溶加棒を入れず、溶接すべき
個所を直接溶融する事例であつたが、溶加棒を入
れる場合にも適用できる。即ち、溶加棒を１種の
電極としてとらえ、各電極に流す電流のピークを
変えることによつて、ビードの均一化がはかれ
る。

更に、本発明は２電極構成の事例を説明した
が、一般的な多電極にも使用可能である。

本発明によれば、適性範囲の拡大がはかれた。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は従来例図、第３図ａ，ｂはそ
の波形図、第４図は本発明の波形例図、第５図は
本発明の実施例図、第６図はその各部波形図、第
７図は本発明の他の実施例図、第８図はその各部
波形図、第９図は本発明の他の実施例図、第１０
図ａ，ｂはその各部波形図である。２，３……スイツチ、４，５……電極、６……
母材、４６……パルス発振器。

Claims

【特許請求の範囲】１単一の直流電源に直列に設けられた溶接電流
制御手段と；該手段の出力側に並列に設けられた
各電極切換用スイツチング手段と；上記スイツチ
ング手段の出力側に設けられた各溶接電極と；該
各溶接電極の通電時間を定めるパルス信号を発生
し、該各溶接電極に対応した前記各電極切換用ス
イツチング手段に出力するパルス発信器と、前記
各溶接電極ごとに設けられた溶接電流設定手段
と、該溶接電流設定手段からの入力を前記パルス
信号に基づき出力する前記各溶接電極ごとに設け
られたアナログスイツチと、各該アナログスイツ
チの出力と前記直流電源への帰還電流による負帰
還信号とを入力して前記溶接電流制御手段へ制御
信号を出力する差動増幅器とから構成される制御
手段と；よりなる多電極溶接装置。２単一の直流電源に直列に設けられた溶接電流
制御手段と；該溶接制御手段の出力側に並列に設
けられたサイリスタと；該サイリスタのおのおの
の出力側に設けられた各溶接電極と；該各溶接電
極に対し、先行して通電した溶接電極の通電が終
了して所定時間を経過した後の通電時間を定める
通電時間パルス信号と、前記各溶接電極に対応し
た各前記サイリスタに前記所定時間に同期したト
リガパルス信号とを発信するパルス発信器と、前
記各溶接電極ごとに設けられた溶接電流設定手段
と、該溶接電流設定手段からの入力を前記通電時
間パルス信号に基づき出力する前記各溶接電極ご
とに設けられたアナログスイツチと、該アナログ
スイツチの出力と前記直流電源への帰還電流によ
る負帰還信号とを入力して前記溶接電流制御手段
へ制御信号を出力する差動増幅器とから構成され
る制御手段と；よりなる多電極溶接装置。３単一の直流電源に直列に設けられた溶接電流
制御手段と；該溶接電流制御手段の出力側に並列
に設けられた第１サイリスタと第２サイリスタ
と、該第１サイリスタと溶接対象母材を介して正
極性で接続された第１溶接電極と、前記第２サイ
リスタに逆極性で接続された第２溶接電極と、前
記第１溶接電極に接続した第３サイリスタと前記
溶接対象母材に接続した第４サイリスタとを並例
に前記直流電源に接続する電流帰還ラインと、前
記第１溶接電極と前記第２溶接電極との間に設け
られたスイツチ手段とからなる主回路と；前記第
１および第２溶接電極に対し、先行して通電した
前記第１、第２溶接電極のいずれかの通電が終了
して所定時間を経過した後の通電時間を定める通
電時間パルス信号と、前記第１溶接電極に対応し
た第１および第３サイリスタの組と前記第２溶接
電極に対応した第２および第４サイリスタの組に
対して前記所定時間に同期して前記組ごとにトリ
ガパルス信号を発信するパルス発信器と、前記各
溶接電極ごとに設けられた溶接電流設定手段と、
該溶接電流設定手段からの入力を前記通電時間パ
ルス信号に基づき出力する前記第１および第２溶
接電極ごとに設けられたアナログスイツチと、該
アナログスイツチの出力と前記直流電源への帰還
電流による負帰還信号とを入力して前記溶接電流
制御手段へ制御信号を出力する差動増幅器とから
構成される制御手段と；よりなる多電極溶接装
置。