JPS6272483A - 直流ア−ク溶接機 - 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 本発明は主回路にパワートランジスタ等の電気信号にて
制御可能な出力制御素子と、入力側がら見て出力端子の
すぐ前段に溶接特性改善用リアクトルを有し、消耗性電
極と母材との間に直流電力を供給しアークを発生させ溶
接と行う直流アーク溶接機に関するものである。

従来の技術 従来の直流アーク溶接機について以下に説明する。第２
図に従来の直流アーク溶接機の構成を示す。第２図にお
いて、１は消耗性電極、２は母材、３は電極送給用電動
機および送給装置、４は溶接部、６は整流器、６は平滑
用コンデ／す、７はインバータ部、８は変圧器、９は整
流器、１０は溶接特性改善用リアクトル、１１は出力制
御回路、１２は加減算回路、１３は帰遷信号発生回路、
１４は出力設定信号増幅回路、１５は出力設定信号回路
である。

以上のように構成された従来の直流アーク溶接機につい
て以下その動作全説明する。入力端子から入力された交
流電力は整流器６により整流され平滑用コンデンサ６に
より平滑されて直流電力となる。そしてパワートランジ
スタ等のスイッチング素子にて構成されたインバータ部
７により交流電力に変換され、変圧器８にて溶接に適し
た電圧に降圧され、整流器９により再び整流されて直流
電力となり、溶接特性改善用リアクトル１ｏ全介して消
耗性電極１と母材２からなる溶接部に供給される。前記
消耗性電極１は前記電極送給用電動機および送給装置３
により定速度で前記母材２へ送給されて、前記消耗性電
極１と母材２間にて溶接が行われる。溶接中に前記溶接
特性改善用リアクトル１ｏのすぐ後段のポイントと出力
端子の負側との間の電圧を検出し帰還信号発生回路１３
にて前記検出した信号に比例した信号全発生させ帰還信
号とし、その後平滑回路１６にて変化の激しい前記帰還
信号を時定数をもたせて平滑する。また、出力設定信号
回路１５にて発生された出力設定信号は出力設定信号増
幅回路１４により増幅され、出力命令信号となる。この
出力命令信号は加減算器１２によって、前記平滑された
帰還信号と加減算され、すなわち前記帰還信号を前記出
力命令信号に対し負帰還し、その結果出力された信号全
出力制御信号とし出力制御回路１１に送り前記出力制御
信号に従ってインバータ部Ｔ内のパワートランジスタ等
の出力制御素子のスイッチング・デユーティを制御し出
力の調整を行っている。このような負帰還制御を行うこ
とにより溶接中の出力電圧に対する電源電圧の変動その
他の外乱の影響全小さくしている。

発明が解決しようとする問題点 以上のような従来の直流アーク溶接機によると、フィー
ドバック系全安定させるに必要な前記帰還信号の平滑回
路が、溶接開始時の過渡的な状態において次に述べるよ
うな悪影響を及ぼしている。

すなわち、溶接開始時や比較的長い時間のアーク切れを
起こした場合などは消耗性電極と母材の間は、アークが
発生していないために電気的にオープンの状態となり、
従って出力端子間の電圧は溶接機の無負荷電圧が印加さ
れる事になり高くなる。

出力端子間の電圧が高くなると帰還信号発生回路１３も
それに比例した高い帰還信号を出し、かつ、溶接開始時
および比較的長い時間のアーク切れの時は平滑回路を通
って加減算回路１２へも高い帰還信号が送られ、その結
果、このフィードバック制御により出力電圧は絞られて
しまう。出力電圧が一旦絞られると帰還信号を平滑する
平滑回路の持つ時定数により、再アーク発生のために消
耗電極が母材に接触し通電が開始された後も出力電圧は
絞られたままの状態であり、消耗電極先端を溶融し定常
のアーク状態に移行するジュール熱が供給できないまま
、再びアーク切れを生ずる。このようなくり返しにより
従来の直流アーク溶接機では、溶接開始時や、比較的長
い時間のアーク切れが発生した場合などには再アーク発
生が、いつまでもなされずに安定なアーク状態に移行し
すらい欠点を有している。この欠点は特にフィードバッ
クゲインや、前記平滑回路の時定数が大きな場合特に顕
著である。

問題点を解決す°るための手段 このような問題点を解決するために本発明ではパワート
ランジスタ等の電気信号にて制御可能な出力制御素子と
、前記出力制御素子の出力量全調整する出力電圧設定信
号を出力する出力設定信号回路と、溶接機の入力側から
見て出力端子のすぐ前段に溶接特性改善用リアクトルを
有し、消耗性電極と母材との間に発生するアーク溶接負
荷に直流電力を供給する前記出力制御素子および溶接特
性改善用リアクトル金倉む主回路を構成し、入力側から
見て前記溶接特性改善用リアクトルのすぐ後段から溶接
アーク部までの間の１点の電圧を制御回路内の出力電圧
設定信号に対し負帰還金かけるフィードバック回路を設
け、溶接中のアーク切れを検出する電流検出回路を設け
、前記電流検出回路がアーク切れを検出すると前記アー
ク切れの期間だけ前記帰還信号の代わりに前記出力電圧
設定信号に比例した信号を前記フィードバック回路に入
力し、オーブンループ制御に切り換え、前記アーク切れ
が終了すると前記負帰還全再開する手段を備えてなるも
のである。

作用 本発明は上記した構成により、溶接開始時やアーク切れ
発生時等の不安定な過渡時に負帰還制御全中止しオープ
ンループ制御に切り換えることにより、負帰還による系
の安定性への悪影響全敗り除く。

実施例 本発明の実施例について第１図により説明する。

第１図において１．２，３，４，５，６．了、８゜９．
１０，１１．１２，１３，１４，１５．１６はそれぞれ
従来例同様の消耗性電極、母材、電極送給用電動機およ
び送給装置、溶接部、整流器、平滑用コンデンサ、イン
バータ部、変圧器、整流器、リアクトル、出力制御回路
、加減算回路、帰還信号発生回路、出力設定信号回路、
平滑回路である。１７は比例電圧発生回路、１８はアナ
ログスイッチ、１９はンヤント抵抗、２０は電流検出回
路である。

以上のように構成された直流アーク溶接機について以下
その動作の説明を行う。入力端子から入力された交流電
力は整流器６により整流され平滑コンデンサ６により平
滑されて直流電力となる。

そしてパワートランジスタ等のスイッチング素子にて構
成されたインバータ部７により交流電力に変換され、変
圧器８にて溶接に適した電圧に降圧されて整流器９によ
り再び整流され、直流電力となり、溶接特性改善用リア
クトル１０ｉ介して消耗性電極１と母材２からなる溶接
部に供給される。

前記、消耗性電極１は前記電極送給用電動機および送給
装置３により定速度で前記母材２へ送給されて、前記消
耗性電極１と母材２間にて溶接が行われる。溶接中に前
記溶接特性改善用リアクトル１０のすぐ後段のポイント
と出力端子の負側との間の電圧を検出し帰還信号発生回
路１３にて前記検出した信号に比例した信号を発生させ
帰還信号とし、その後平滑回路１６にて変化の激しい前
記帰還信号を時定数をもたせ平滑する。前記平滑された
帰還信号はアナログスイッチ１８に入る。同時に出力設
定信号回路１５にて発生された出力設定信号が比例電圧
発生回路１７にて前記出力設定信号に比例した信号に変
換されアナログスイッチ１８に送られる。アナログスイ
ッチ１８は、シャント抵抗１９からの信号を受けて電流
検出全行う電流検出回路２ｏからの電流検出信号に従っ
て前記平滑された帰還信号と、前記出力設定信号に比例
した信号とのいずれを加減算回路１２に送るかを決めて
いる。電流検出信号が出ている時、すなわちアークが安
定な時には前記平滑された帰還信号を、電流検出信号が
出ていない時すなわち溶接開始時やアーク切れ発生時に
は前記出力設定信号に比例した信号全アナログスイッチ
１８に供給する。また、出力設定信号回路１５にて発生
された出力設定信号は出力設定信号増幅回路１４により
増幅され出力命令信号となる出力命令信号は加減算器１
２によって、アナログスイッチ１８で選択され加減算器
１２に送られる信号と加減算され、すなわち前記アナロ
グスイッチ１８から送られる信号全出力命令信号に対し
負帰還し、その結果出力された信号を出力制御信号とし
出力制御回路１１に送られ、前記出力制御信号に従って
インバータ部７内のパワートランジスタ等の出力制御素
子のスイッチング・デユーティを制御し出力電圧の調整
を行っている。この時、溶接出力電圧は出力設定信号回
路１６で決められる出力設定信号により調整され、従っ
て溶接出力電圧と前記出力設定信号とは比例関係にあり
、また前記帰還信号とも比例関係にある。そして安定し
たアークが発生している時の帰還電圧にほぼ等しい比例
電圧を比例電圧発生回路１７にて発生させることにより
、溶接開始時やアーク切れ発生時等の過渡時においても
系の安定を保つことができる。

発明の効果 本発明によれば溶接機の出力電圧を負帰還することによ
り出力電圧に対する電源電圧の変動、温度による各定数
の変動等の影響を小さくできると同時に、閉ループ制御
を行った時の弊害である系の不安定性を克服することが
できるという浸れた効果があり、アークスタート時や、
アーク切れなどのイレギュラーなアークの乱れに対して
も短時間にて再アークができる直流アーク溶接機を提供
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金示す直流アーク溶接機のブ
ロック図、第２図は従来の直流アーク溶接機のブロック
図である。 １・・・・・・消耗性電極、２・・・・・・母材、３・
・・・・・電極送給用電動機および送給装置、４・・・
・・・溶接部、６・・・・・整流器、６・・・・・・平
滑用コンデンサ、７・・・・・・インバータ部、８・・
・・・・変圧器、９・・・・・・整流器、１０・・・・
・・リアクトル、１１・・・・・・出力制御回路、１２
・・・・・・加減算回路、１３・・・・・・帰還信号発
生回路、１４・・・・・・出力設定信号増幅回路、１５
・・・・・・出力設定信号回路、１６・・・・・・平滑
回路、１７・・・・・・比例電圧発生回路、１８・・・
・・・アナログスイッチ、１９・・・・・・シャント抵
抗、　２０・・・・・・電流検出回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パワートランジスタ等の電気信号にて制御可能な出力制
   御素子と、前記出力制御素子の出力量を調整する出力電
   圧設定信号を出力する出力設定信号回路と、溶接機の入
   力側から見て出力端子のすぐ前段に溶接特性改善用リア
   クトルを有し、消耗性電極と母材との間に発生するアー
   ク溶接負荷に直流電力を供給する前記出力制御素子およ
   び溶接特性改善用リアクトルを含む主回路を構成し、入
   力側から見て前記溶接特性改善用リアクトルのすぐ後段
   から溶接アーク部までの間の１点の電圧を制御回路内の
   出力電圧設定信号に対し負帰還をかけるフィードバック
   回路を設け、溶接中のアーク切れを検出する電流検出回
   路を設け、前記電流検出回路がアーク切れを検出すると
   前記アーク切れの期間だけ前記帰還信号の代わりに前記
   出力電圧設定信号に比例した信号を前記フィードバック
   回路に入力しオープンループ制御に切り換え、前記アー
   ク切れが終了すると前記負帰還を再開する手段を具備し
   たことを特徴とする直流アーク溶接機。