JPS643584Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、直流電源に溶接負荷およびリアク
トルを直列に接続した直流アーク溶接機に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、CO₂ガスを用いた直流アーク溶接機は、
一般に第１図に示すような構成になつている。

すなわち、１は準定電圧特性または定電圧特性
の直流電源、２，３，４はそれぞれ直流電源１の
正、負出力端子（＋），（−）間に直列接続された
溶接負荷の溶接ワイヤおよび母材と直流リアクト
ル、５は溶接ワイヤ２が巻回されたワイヤリー
ル、６はワイヤ送給用モータ（図示せず）により
回転され溶接ワイヤ２を送給する１対のワイヤ送
給用ローラである。

つぎに、前記溶接機の通常の動作を説明する。

CO₂ガスの雰囲気中で、直流電源１から直流リ
アクトル４を通じて溶接ワイヤ２と母材３に直流
電流が供給され、ワイヤ送給用ローラ６により自
動送給される溶接ワイヤ２が母材３に短絡する
と、短絡電流のジユール熱により溶接ワイヤ２の
先端が加熱溶融し、その溶融部がある大きさにな
ると、溶融部が溶接ワイヤ２の溶融していない先
端部から離脱し、アークが発生する。このアーク
の発生により、溶接ワイヤ２の先端が溶融して溶
滴を作り、この溶滴が溶融池に短絡して母材３に
移行し、この時流れる電流により溶接ワイヤ２と
母材３との短絡が破られて再び直流アークが発生
する。

このワイヤ２と母材３との短絡およびアーク発
生の２動作を、交互にかつ周期的に繰り返えし、
短絡移行をくり返すことにより、母材３に溶融金
属が溶着されて溶接が行なわれる。

なお、直流リアクトル４により、溶接ワイヤ２
と母材３との短絡時の電流の立上り速度を適度に
抑制している。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、直流リアクトル４のインダクタンス
値を、溶接電流が110〜150A程度の小電流域の短
絡移行領域で最適な小さな値に選定すると、小電
流域ではスパツタの少ない安定した溶接を行なえ
るが、溶接電流が150A以上の大電流域になると、
アーク発生時、溶接ワイヤ２の先端が溶融し、先
端から塊状に垂下した溶滴が母材３の溶融池に接
触して溶接ワイヤ２と母材３とが短絡された瞬
間、過大な短絡電流が流れる。このとき、直流リ
アクトル４のインダクタンス値が小電流域で最適
な小さな値に設定されているため、過大な短絡電
流が流れて溶融金属が飛散し、多くのスパツタが
発生する所謂グロビユール移行となる。

一方、直流リアクトル４のインダクタンス値
を、溶接電流が150A以上の大電流域で最適な大
きな値に選定すると、大電流域ではスパツタの少
ない作業性の良好な溶接を行なえるが、小電流域
では、直流リアクトル４のインダクタンス値が大
きいため、短絡時の電流の立上りが遅れ、その
上、溶接電流が小さく制限されるため、溶接ワイ
ヤ２が母材３に短絡しても、溶滴が溶接ワイヤ２
の先端から離脱する大きさになりにくい。そし
て、アーク発生時にスパツタが発生しやすく、溶
融金属が母材３に溶け込む量も少なくなり、溶接
性が悪い。

すなわち、インダクタンス値を大、小いずれに
設定しても、直流リアクトル４を小電流域と大電
流域とに共用して、最適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、１つのリアクトルを小電流域の溶接と大
電流域の溶接とに共用して良好な溶接を行なう直
流アーク溶接機を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、この考案の直流ア
ーク溶接機は、直流電源の正、負出力端子間に溶
接負荷および大電流溶接用の大容量、大インダク
タンス値のリアクトルを直列接続し、前記リアク
トルに一端が前記負荷と前記リアクトルとの接続
点に接続された２次巻線を設け、前記リアクトル
の電流が増加した時に前記２次巻線に発生する前
記２次巻線の他端を正極とする誘起起電力を、前
記２次巻線の他端にアノードが接続された整流素
子により整流して前記負荷に帰還する電流帰還回
路を設け、前記出力端子と前記負荷との間に前記
負荷を流れる溶接電流が設定値以上となつた時に
動作して前記電流帰還回路を遮断する電流検出器
を挿入したものである。

〔作用〕

前記のように構成されたこの考案の直流アーク
溶接機は、直流電源の出力電流が設定値より小さ
くなる小電流域においては、電流検出器が動作せ
ず、このとき、短絡によつて直流電源の出力電圧
が低下すれば、直流リアクトルの２次巻線の誘起
起電力の電流が、電流帰還回路により整流されて
溶接負荷に帰還注入され、溶接負荷を流れる電流
が増加し、見かけ上、直流リアクトルのインダク
タンスがアーク短絡移行に適した小さな値になつ
たのと等価になり、短絡時の立上りが良好とな
り、スパツタが少なく、良好なアーク溶接が行な
われる。

また、出力電流が設定値以上になる大電流域に
おいては、電流検出器が動作して、電流帰還回路
が遮断されるため、直流リアクトルの２次巻線の
誘起起電力による電流が負荷に帰還されず、この
とき直流リアクトルのインダクタンス値が大きな
値に設定されているため、短絡時の過大な短絡電
流が抑制され、スパツタが少なく、良好なアーク
溶接が行なわれる。

〔実施例〕

つぎに、この考案を、その１実施例を示した第
２図とともに詳細に説明する。

同図において、第１図と同一記号は同一のもの
を示し、７は直流電源１の正出力端子（＋）と溶
接ワイヤ２の通電用接触子８との間に挿入された
電流リレーからなる電流検出器であり、直流電源
１の出力電流が例えば150Aの設定値以上になつ
た時にその電流値の溶接電流を検出して動作す
る。９は直流リアクトル４と同一の鉄心に巻回さ
れた２次巻線であり、一端が母材３と直流リアク
トル４との接続点に接続され、直流リアクトル４
の通電による磁気誘導作用により、直流リアクト
ル４の電流が増加した時に２次巻線９に２次巻線
９の他端を正とする極性の誘起起電力が発生す
る。なお、直流リアクトル４は150A以上の大電
流域の溶接に最適な大容量、大インダクタンス値
に設定されている。

１０は一端が２次巻線９の他端に接続された帰
還電流調整用の可変抵抗、１１はアノードが可変
抵抗１０の他端に接続された整流素子としてのサ
イリスタであり、カソードが直流電源１の正出力
端子（＋）に接続されている。１２，１３，１４
はそれぞれ可変抵抗１０およびサイリスタ１１の
接接点とサイリスタ１１のゲートとの間に直列接
続された電流検出器７の常閉接点、限流用抵抗お
よび逆流防止用ダイオードであり、それぞれによ
りサイリスタ１１の点弧回路を構成する。１５は
可変抵抗１０、サイリスタ１１、常閉接点１２、
抵抗１３およびダイオード１４により構成された
電流帰還回路である。

つぎに、前記実施例の動作について説明する。

まず、直流電源１の出力電流が短絡移行領域で
110〜150A程度になる小電流域の溶接の際は、溶
接ワイヤ２と母材３が形成する溶接負荷を流れる
溶接電流が設定値より小さく、電流検出器７が動
作せず、その常閉接点１２が閉状態を保持する。

そして、溶接ワイヤ２が母材３に接触し、ワイ
ヤ２と母材３が形成する溶接負荷の電圧が低下す
ると、２次巻線９に大きな誘起起電力が発生し、
該起電力の電流が可変抵抗１０、常閉接点１２、
抵抗１３およびダイオード１４からなるサイリス
タ点弧回路に流れてサイリスタ１１がオンすると
ともに、２次巻線９に発生した起電力の電流が、
可変抵抗１０を介してサイリスタ１１で整流され
たのち、溶接ワイヤ２、母材３の溶接負荷に帰還
される。

したがつて、短絡時には、溶接負荷に直流電源
１から供給される電流に、直流リアクトル４の２
次巻線９に誘起された起電力の電流が重畳し、溶
接負荷を流れる電流が、２次巻線９などを設けな
いときに比して増加し、見かけ上、直流リアクト
ル４のインダクタンス値が、小電流域で最適な小
さな値になつたのと等価になり、直流リアクトル
４のインダクタンス値が大きいにもかかわらず、
溶接ワイヤ２の先端部と母材３との短絡時の電流
の立ち上りが良好となる。

そして、溶接ワイヤ２が母材３に短絡したとき
に溶接負荷の電流が急峻に増加するため、大きな
溶滴になる前に溶滴が溶接ワイヤ２から離脱し、
その短絡回数も多くなり、スパツタが少なくかつ
きめの細かい良好なアークが得られる。

つぎに、短絡移行時の溶接電流が150A以上の
大電流になる大電流溶接の際は、この大電流を検
出して電流検出器７が動作し、電流検出器７の常
閉接点１２が開状態に移行してサイリスタ点弧回
路が遮断され、サイリスタ１１がオフする。

したがつて、電流帰還回路１５が非動作状態と
なるため、電流帰還回路１５から溶接負荷への電
流の帰還が行なわれず、このとき直流リアクトル
４のインダクタンス値が、大電流域で最適な大き
な値に設定されているため、溶接ワイヤ２と母材
３との短絡時、過大な短絡電流が抑制されること
になり、スパツタが小さくなり、150A以上の大
電流域においても、良好な溶接を行なうことがで
きる。

なお、前記実施例では、整流素子を３端子型の
サイリスタ１１で形成したが、電流帰還回路１５
を帰還電流調整用の可変抵抗１０、２端子型の整
流ダイオード、電流検出器７の常閉接点１２の直
列回路により形成してもよい。

〔考案の効果〕

この考案は、以上説明したように構成さえてい
るので、以下に記載する効果を奏する。

直流電源の出力電流が設定値より小さくなる小
電流域では、溶接電流が設定値より小さくなつて
電流検出器が動作せず、溶接負荷の短絡時に、直
流リアクトルの２次巻線の誘起起電力の電流が電
流帰還回路を介して溶接負荷に帰還され、溶接負
荷の電流が増加するが、直流電源の出力電流が設
定値以上になる大電流域では、設定値以上の溶接
電流にもとずく電流検出器の動作によつて電流帰
還回路が遮断され、直流リアクトルの２次巻線の
誘起起電力の電流が溶接負荷に帰還されないた
め、小電流域の溶接の際は、見かけ上、短絡時の
直流リアクトルのインダクタンス値が小電流域で
最適な小さな値になつたのと等価になり、短絡時
の電流の立上りが良好になつて良好な溶接が行な
え、大電流域の溶接の際は、直流リアクトルの大
きなインダクタンス値により、短絡時の過大な過
電流が抑制されて良好な溶接が行なえ、１つの直
流リアクトルを小電流域の溶接と大量流域の溶接
とに共用して良好な溶接を行なうことができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の直流アーク溶接機の回路図、第
２はこの考案の直流アーク溶接機の１実施例の回
路図である。 １……直流電源、４……直流リアクトル、７…
…電流検出器、９……２次巻線、１５……電流帰
還回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 直流電源の正、負出力端子間に溶接負荷および
   大電流溶接用の大容量、大インダクタンス値のリ
   アクトルを直列接続し、前記リアクトルに一端が
   前記負荷と前記リアクトルとの接続点に接続され
   た２次巻線を設け、前記リアクトルの電流が増加
   した時に前記２次巻線に発生する前記２次巻線の
   他端を正極とする誘起起電力を、前記２次巻線の
   他端にアノードが接続された整流素子により整流
   して前記負荷に帰還する電流帰還回路を設け、前
   記正出力端子と前記負荷との間に前記負荷を流れ
   る溶接電流が設定値以上になつた時に動作して前
   記電流帰還回路を遮断する電流検出器を挿入した
   直流アーク溶接機。