JPS6334792Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は消耗電極を使用する直流アーク溶接機
において溶接終了時に消耗電極先端に生ずる溶融
球を有効に防止する具体的手段を具備した直流ア
ーク溶接機を提案したものである。

考案が解決しようとする問題点 一般に消耗電極を用いてアーク溶接する場合に
は、溶接終了時に消耗電極送給機構の機械的慣性
のために、消耗電極の送給が即時に停止せず、有
限の制動時間をもつてその送給速度が漸減しなが
ら停止するため、溶接終了指令信号によつて消耗
電極送給機構への給電と溶接機の出力とを同時に
遮断すると、送給機構の機械的慣性によつてその
後に送給される消耗電極が溶融プールに突込んで
しまい電力が供給されていない消耗電極が被溶接
物に溶植されてしまう。一般にはこのような溶植
現象を防止するために溶接機の出力電圧を溶接終
了信号と同時に遮断せず消耗電極が完全に停止す
るまでの時間を見計らつてその後遮断することが
行なわれている。

このときの溶接機の出力電圧が定常溶接時の溶
接電圧あるいは溶接ビード終端部に発生するクレ
ータを埋めるために設定された低いクレータ処理
電圧と同じ値に保たれていると機械的慣性により
送給され続ける消耗電極の送給速度が漸減するた
めにアーク長が次第に長くなりこれにともなつて
溶接電流が低下しついには消耗電極が単に燃え上
がるのみで溶滴の移行が行なわれなくなる。この
ような現象が発生すると、消耗電極の先端に大き
な溶融球が発生し、これが溶接電圧の遮断ととも
に凝固して大塊となり消耗電極の先端部の断面積
が実質的に巨大化したものとなり、次回の溶接ス
タート時に良好なアークスタートが行なわれなく
なる。

従来の技術 これを防止するためには、供給電圧をアーク長
の増加が始まると直ちに遮断することが必要とな
り、消耗電極の送給速度の変化に対して正確に同
期した制御が要求される。したがつてこれをタイ
マにより行うときには極めて高精度のタイマを用
いなければならず、しかも消耗電極の送給速度の
設定値に対応してこのタイマの時限を正確に変更
することが必要となる。

これらの現象を防止するための手段の一つとし
て、溶接終了時に溶接機出力電圧を一定巾あるい
は特定の関数に従つて低下させて溶融球の発生を
防止する方法が種々提案されており、このように
することによつて溶接終了時の消耗電極先端を次
回の溶接スタート時に良好な尖鋭な形状とするこ
とができるものである。

従来ではこの出力電圧の低減を出力調整器の切
替えによつて行つていた。このため制御回路が複
雑となり、部品定数のバラツキや経年変化などに
より期待通りの効果が得られない場合もあり、ま
た出力設定器が切替えられたことにより、これと
比較される出力電圧がフイードバツク制御により
低減された値となるに要する時間が比較的長くか
かり、速応性に欠けるものであつた。

問題点を解決するための手段 本考案は位相制御などにより出力が調整される
第１の整流回路と、出力が固定で位相制御を行わ
ない第２の整流回路とを有し、出力端子にこれら
２組の整流回路の出力を重畳した総合出力を得
て、これをアーク負荷である消耗電極と被溶接物
とに供給して行う直流アーク溶接機において、第
２の整流回路の出力が通常連続出力ではあるが低
い出力電圧であることに着目し、溶接終了信号に
よつて消耗電極送給機構への給電を遮断するとと
もに第１の整流回路のみを遮断し、第２の整流回
路は消耗電極送給機構の慣性に起因する惰走時間
即ち制動時間以上遅れて遮断するようにして消耗
電極先端における溶融球の発生を防止したもので
ある。

実施例 第１図は本考案の直流アーク溶接機の実施例を
示す接続図である。同図において１は溶接変圧器
であり、Ｐはその一次巻線、２ａないし２ｃはそ
れぞれ中間タツプ５ａないし５ｃを有する二次巻
線を示す。３ａないし３ｃは二次巻線２ａないし
２ｃの全出力電圧を位相制御により調整するとと
もに半波整流するサイリスタであり、それぞれの
カソードはリアクトル４に共通接続されている。
二次巻線２ａないし２ｃの中間タツプ５ａないし
５ｃの出力電圧は整流器６ａないし６ｃに接続さ
れ、それぞれのカソードは同じくリアクトル４に
共通接続されている。リアクトル４は使用する溶
接条件や適用する溶接方法に応じてそのインダク
タンスを調整し得るように巻線にタツプ４ａない
し４ｃが設けられ切替スイツチSWを経て溶接負
荷Ｌに接続される。溶接負荷Ｌの他方は溶接変圧
器１の２次巻線の中性点に接続される。この溶接
負荷Ｌには消耗電極、被溶接物および溶接アーク
が含まれる。また７はサイリスタ３ａないし３ｃ
の点弧位相制御回路であり導通指令接点S₁の閉路
によりあらかじめ設定された位相で導通させるよ
う点弧信号をサイリスタ３ａないし３ｃに供給す
る。

第１図の実施例においては、二次巻線２ａない
し２ｃ及びサイリスタ３ａないし３ｃが第１の整
流回路を構成し、二次巻線２ａないし２ｃの中間
タツプ５ａないし５ｃ及び整流器６ａないし６ｃ
が第２の整流回路を構成し、サイリスタ３ａない
し３ｃが第１の整流回路の出力を開閉する第１の
開閉回路を構成し、接点S₂が第２の整流回路の出
力を開閉する第２の開閉回路を構成する。さら
に、前述した点弧位相制御回路７の一部分に、接
点S₁により供給される溶接終了信号によつて、サ
イリスタ３ａないし３ｃより構成される第１の開
閉回路を開路する信号をサイリスタ３ａないし３
ｃのゲート回路に供給するとともに、所定時間遅
延させて、接点S₂より構成される第２の開閉回路
を開路する信号を出力する遅延回路をも含んでい
る。

S₁およびS₂は溶接指令接点であり、後述するよ
うに、両者は溶接開始時には同時に閉じ、溶接終
了時にはS₂はS₁より所定時間遅れて開く。同図に
おいて、溶接開始指令により接点S₁およびS₂が閉
じると、サイリスタ３ａないし３ｃは点弧位相制
御回路７によつて定められた位相で導通するとと
もに、接点S₂の閉路により整流器６ａないし６ｃ
も導通する。そこでアーク負荷Ｌには、サイリス
タ３ａないし３ｃにて位相制御された比較的高電
圧の出力と、整流器６ａないし６ｃによる比較的
低電圧の連続した三相半波整流出力がリアクトル
４を経て重畳して供給されて溶接が行なわれる。
このとき溶接電力の大部分はサイリスタ３ａない
し３ｃによる調整された電力によつて供給され
る。整流器６ａないし６ｃの第２の整流回路の出
力はサイリスタ３ａないし３ｃの位相制御が強く
行なわれているときに出力電圧が一時途切れる範
囲を補うものである。したがつて、溶接変圧器の
中間タツプ５ａないし５ｃは、通常この間におい
てアークが途切れない程度の低い値に決定されて
いる。このような装置において、溶接終了に際し
接点S₁およびS₂を第２図に示す順序で順次開路す
る。第２図は指令接点および出力電圧の変化など
を時間とともに示したものであり、同図において
ａは溶接指令信号であり消耗電極送給指令信号を
兼ねている。ｂは接点S₁の開閉状態を示し、ｃは
接点S₂の開閉状態を示す。ｄは実際の消耗電極送
給速度の変化を示し、ｅは溶接機の総合出力、即
ちアーク負荷Ｌへの供給電圧の変化を示す。

いま時刻t₁において溶接指令信号が供給される
と接点S₁およびS₂が閉じる。そして消耗電極が所
定の速度で送給を開始されるとともに溶接機の出
力端子には溶接電圧e₁が供給される。溶接の終了
に際し時刻t₂にて溶接指令信号が遮断されると同
時に接点S₁も遮断される。この結果サイリスタ３
ａないし３ｃは導通を停止するが接点S₂はｃに示
すように未だ閉路状態を保つているから、溶接変
圧器の二次巻線２ａないし２ｃの中間タツプ５ａ
ないし５ｃで定まる電力が整流器６ａないし６ｃ
にて整流された低電圧e₂がアーク負荷Ｌに供給さ
れ続ける。一方消耗電極送給機構への給電も時刻
t₂で遮断されるが、消耗電極はその送給機構の機
械的慣性により第２図ｄに示すようにその送給速
度が漸減しついには時刻t₃で停止する。一方接点
S₂はこれより遅れて時刻t₄で開き時刻t₂後も継続
して供給されていた整流器６ａないし６ｃによる
第２の整流回路からの低電圧出力も遮断される。
この一連の動作中において溶接アーク部は消耗電
極の送給速度の低下にともなつてアークは燃え上
がろうとするが供給電圧が低く切替えられている
ため十分な溶融が行なわれない。この結果、消耗
電極の送給量と溶融量とは暫時バランスを保つた
後、送給量の極度の低下によりアーク長が長くな
りすぎてアークが維持できなくなり消滅する。こ
のとき消耗電極の先端は低いアーク電圧と遅い送
給速度とによつて定まる漸減する小電流とによつ
て溶融されるだけであるから大きな溶融球は発生
せず尖鋭となる。あるいはまた第２の整流回路の
出力電圧e₂と溶接中の消耗電極送給速度との関係
によつては、例えば大なる溶接電流を得るために
高速で送給していたような場合は、溶接終了指令
信号が発せられてサイリスタ３ａないし３ｃによ
る第１の整流回路の出力が遮断された後も消耗電
極送給機構の慣性による送給速度の低下が十分で
なく、第２の整流回路の出力電圧e₂によつてこれ
が十分に溶融し切れない場合も生ずることがあ
る。このような場合にも本考案の溶接機は安定に
動作する。即ち溶融量の不足から消耗電極は溶接
終了指令信号が発せられて供給電圧が低い値に切
替えられた時刻t₂の直後に溶融プールに短絡する
ことになるが、この後も消耗電極の送給速度は低
下を続け、かつ溶融プールに短絡した消耗電極に
は供給電圧e₂に対応した短絡電流が流れるのでや
がて消耗電極は溶断され再びアークが発生する。
そしてこの頃には送給速度はすでにアークを継続
するに必要な速度あるいはそれ以下に低下してお
り、さらにこの送給速度は加速度的に低下するか
ら先の場合と同様にアークは程なく消滅する。そ
してこの場合も消耗電極の先端は溶断およびアー
ク再生時の微弱なアークにより加熱されるだけで
あるから大きな溶融球は形成されず尖鋭なままと
なり次回の溶接スタートのための好条件を備える
ことになる。

このようにアークは消耗電極の送給停止の後に
わずかのアーク長の増加によつて自然に消滅する
ので溶接終了指令信号が発せられた時刻t₂から第
２の整流回路の出力電圧を遮断する時刻t₄までの
時間は消耗電極の送給機構が完全に停止するまで
の時間即ち制動時間より長ければよいからこの時
間を設定するための遅延回路はそれほど正確性を
要せず設定時間が固定のものなど極く単純なもの
で十分実用になる。

一般にガスシールド溶接機においては溶接終了
後もシールドガスを一定時間放流を続けるための
ガスアフターフロータイマが用いられている。こ
のような溶接機においてはこのガスアフターフロ
ータイマを本考案の遅延回路用タイマとして兼用
しても十分その目的が達せられるものである。

第３図は別の実施例を示す接続図であり第１図
のリアクトル４を２系統に分けて第１の整流回路
用リアクトル８ａと第２の整流回路用リアクトル
８ｂとが設けられておりそれぞれに最適の特性を
有するリアクトルを用いて、さらに性能の向上を
はかつたものでありその動作は第１図に示した実
施例と同様であるので詳細説明は省略する。

以上のように本考案においては単に遅延回路を
追加するだけで溶接終了時に発生しやすい消耗電
極先端の溶融球を有効に防止でき、しかもこの遅
延回路は特別な精度が要求されず比較的精度の悪
い安価なタイマを利用できるので経済的かつ実用
価値の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図はそれぞれ本考案の実施例
を示す接続図であり、第２図は第１図の実施例に
おける指令信号および出力電圧の変化を示す図で
ある。 １……溶接変圧器、３ａ，３ｂ，３ｃ……サイ
リスタ、６ａ，６ｂ，６ｃ……整流器、７……点
弧位相制御回路、S₁，S₂……溶接指令接点、Ｌ…
…アーク負荷。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 出力調整可能な第１の整流回路と、出力電圧
   が前記第１の整流回路の出力電圧より低くかつ
   出力電圧が固定の第２の整流回路とを有し、前
   記第１の整流回路の出力と第２の整流回路の出
   力とを重畳して消耗電極を含むアーク負荷に供
   給する直流アーク溶接機において、前記第１の
   整流回路の出力を開閉する第１の開閉回路と、
   前記第２の整流回路の出力を開閉する第２の開
   閉回路と、溶接終了信号によつて前記第１の開
   閉回路を開路する信号を出力するとともに所定
   時間遅延させて前記第２の開閉回路を開路する
   信号を出力する遅延回路とを具備した直流アー
   ク溶接機。 ２ 前記遅延回路は溶接終了時に前記消耗電極の
   送給信号が溶接終了信号により遮断された後送
   給機構の制動に要する時間以上の時間に設定さ
   れるものである実用新案登録請求の範囲第１項
   に記載の直流アーク溶接機。