JPH01133678A - 消耗電極式交流アーク溶接用電源の出力制御方法 - Google Patents
消耗電極式交流アーク溶接用電源の出力制御方法Info
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- JPH01133678A JPH01133678A JP28944587A JP28944587A JPH01133678A JP H01133678 A JPH01133678 A JP H01133678A JP 28944587 A JP28944587 A JP 28944587A JP 28944587 A JP28944587 A JP 28944587A JP H01133678 A JPH01133678 A JP H01133678A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 7
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- Arc Welding Control (AREA)
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。
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〕
この発明は、逆極性アーク溶接状態と正極性アーク溶接
状態とを交互に繰り返す消耗電極式交流アーク溶接用電
源の出力制御方法に関する。
状態とを交互に繰り返す消耗電極式交流アーク溶接用電
源の出力制御方法に関する。
この種のアーク溶接用電源の出力制御方法として、従来
、特開昭５８−３８６６４号公報に開示されたものがあ
る。ここに開示されているものでは、短絡検出器を設け
て、短絡回数が所定回数に達すると、極性の反転を行う
極性切換方法を採っており、極性切換えの機会は短絡期
間中に制約され、消耗電極（以下、ワイヤという）の溶
融量や母材への入熱量に大きな影響を与えるアーク期間
中は無制御状態にある。
、特開昭５８−３８６６４号公報に開示されたものがあ
る。ここに開示されているものでは、短絡検出器を設け
て、短絡回数が所定回数に達すると、極性の反転を行う
極性切換方法を採っており、極性切換えの機会は短絡期
間中に制約され、消耗電極（以下、ワイヤという）の溶
融量や母材への入熱量に大きな影響を与えるアーク期間
中は無制御状態にある。
このため、現実には、アーク期間と短絡期間とが溶融池
の揺動やワイヤ突出長の変化等によってバラツキ、実際
の極性比率（＝正極性期間／逆極性期間十王極性期間）
が設定比率から太き（はずれることになる。
の揺動やワイヤ突出長の変化等によってバラツキ、実際
の極性比率（＝正極性期間／逆極性期間十王極性期間）
が設定比率から太き（はずれることになる。
実際の極性比率が設定比率に対して小さくなると、逆極
性分が増加して入熱量が増え、溶落ちや表ビードのアン
ダーカットが生じ、逆に実際の極性比率が大きくなると
、正極性分が増加してワイヤ溶融量が増え、入熱量が減
少し、溶は込み不良や表ビードが凸になり過ぎ、オーバ
ラップが発生する。また、極性比率の設定値は設定短絡
回数の整数比となり、その中間の比率がとれないためき
めの細かい制御を行うことが難しいという問題があった
。
性分が増加して入熱量が増え、溶落ちや表ビードのアン
ダーカットが生じ、逆に実際の極性比率が大きくなると
、正極性分が増加してワイヤ溶融量が増え、入熱量が減
少し、溶は込み不良や表ビードが凸になり過ぎ、オーバ
ラップが発生する。また、極性比率の設定値は設定短絡
回数の整数比となり、その中間の比率がとれないためき
めの細かい制御を行うことが難しいという問題があった
。
また、極性切換えを通電時間に基づいて行う方法もある
が、この方法では、短絡とアークを繰り返す中電流領域
においては、短絡期間が通電時間に算入されるため、短
絡期間が変動すると、母材溶は込み量が変動する。
が、この方法では、短絡とアークを繰り返す中電流領域
においては、短絡期間が通電時間に算入されるため、短
絡期間が変動すると、母材溶は込み量が変動する。
この発明は上記した問題点を解消するためになされたも
ので、低電流域から高電流域まで所望通りの極性比率を
安定して得ることができる消耗電極式交流アーク溶接用
電源の出力制御方法を提供することを目的とする。
ので、低電流域から高電流域まで所望通りの極性比率を
安定して得ることができる消耗電極式交流アーク溶接用
電源の出力制御方法を提供することを目的とする。
この発明は上記目的を達成するため、正極性時及び逆極
性時のアーク期間中の電荷量を検出し、該電荷量が設定
値に達した時に極性切換えを行う構成としたものである
。
性時のアーク期間中の電荷量を検出し、該電荷量が設定
値に達した時に極性切換えを行う構成としたものである
。
この発明では、正極性時と逆極性時のアークエネルギー
比に基づいて極性切換えが行われるので、極性比率が安
定し、該極性比率をきめ細かく調節することができる。
比に基づいて極性切換えが行われるので、極性比率が安
定し、該極性比率をきめ細かく調節することができる。
以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図において、１は直流電源、２は単相インバータの
主回路であって、トランジスタＴ、、〜Ｔｒ４をブリッ
ジ接続して構成されている。３はワイヤ、４は母材であ
る。
主回路であって、トランジスタＴ、、〜Ｔｒ４をブリッ
ジ接続して構成されている。３はワイヤ、４は母材であ
る。
第２図はインバータ主回路２の制御回路を示したもので
、５は電圧検出器であって、ワイヤ３と母材４との間の
溶接電圧Ｖａを検出する。６は絶対値回路、７は短絡判
定回路である。８は溶接電流１ａを検出する電流検出回
路、９は絶対値回路である。１０は電荷検出回路（積分
回路）であって、絶対値回路９の出力ＩＩａｌ が導か
れ、短絡判定回路７の出力をタイミング信号として取り
込み該出力がＨレベルの間（アーク期間）には積分動作
を行い、Ｌレベルの時（短絡期間）は積分動作を停止す
る。、１１は極性比率設定回路、１２はアーク電荷設定
回路である。アーク電荷設定回路１２は極性比率設定回
路１．１が送出する極性比率設定値Ｐ、を取り込んで、
逆極性時のアーク期間の電荷ＱＲＰと正極性時のアーク
期間の電荷Ｑ、ＰをＰ ｏ ＝ Ｑｓｐ／ （Ｑ３Ｐ
＋ ＱＲＰ）に基づき演算して設定し、それぞれを、電
圧値Ｖ、、ＩＰ、■。８．に変換して電荷設定値として
選択回路１３に送出する。
、５は電圧検出器であって、ワイヤ３と母材４との間の
溶接電圧Ｖａを検出する。６は絶対値回路、７は短絡判
定回路である。８は溶接電流１ａを検出する電流検出回
路、９は絶対値回路である。１０は電荷検出回路（積分
回路）であって、絶対値回路９の出力ＩＩａｌ が導か
れ、短絡判定回路７の出力をタイミング信号として取り
込み該出力がＨレベルの間（アーク期間）には積分動作
を行い、Ｌレベルの時（短絡期間）は積分動作を停止す
る。、１１は極性比率設定回路、１２はアーク電荷設定
回路である。アーク電荷設定回路１２は極性比率設定回
路１．１が送出する極性比率設定値Ｐ、を取り込んで、
逆極性時のアーク期間の電荷ＱＲＰと正極性時のアーク
期間の電荷Ｑ、ＰをＰ ｏ ＝ Ｑｓｐ／ （Ｑ３Ｐ
＋ ＱＲＰ）に基づき演算して設定し、それぞれを、電
圧値Ｖ、、ＩＰ、■。８．に変換して電荷設定値として
選択回路１３に送出する。
選択回路１３はＪ−にフリップフロップ回路１５の否定
出力石がＬレベルの時は逆極性アーク期間の電荷設定値
■。□を比較回路１４に送出し、否定出力ＱがＨレベル
の時は正極性アーク期間の電荷設定値■。、Ｐを比較回
路１４に送出する。
出力石がＬレベルの時は逆極性アーク期間の電荷設定値
■。□を比較回路１４に送出し、否定出力ＱがＨレベル
の時は正極性アーク期間の電荷設定値■。、Ｐを比較回
路１４に送出する。
比較回路１４は電荷検出回路１０の出力Ｖ、＝５１■ａ
Ｉｄｔを、Ｖ Ｉ ＝ Ｖ ＱＲＦもしくはｖ０８．と
比較して、 ｙ、＞Ｖ、＝ＶＱＲＰもしくはｖｏｓｐ
１７＋時はＬレベルを送出し、Ｖ、＜Ｖ、＝Ｖ。□もし
くは■。３．の場合にＨレベルを送出する。Ｊ−にフリ
ップフロップ回路１５は比較回路１４の出力をクロック
入力する。１６はトランジスタ駆動回路であって、Ｊ−
にフリップフロップ回路１５の肯定出力ＱがＨレベルの
時（逆極性時）は、トランジスタＴ、、いＴｒ、４をオ
ン、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ、ｌをオフさせ、肯定出
力ＱがＬレベルの時（正極性時）は、トランジスタＴ
１．Ｉ ％ Ｔ ｒ４をオフ、トランジスタＴ１２、Ｔ
１３をオンさせるベース信号をインバータ主回路２に送
出する。
Ｉｄｔを、Ｖ Ｉ ＝ Ｖ ＱＲＦもしくはｖ０８．と
比較して、 ｙ、＞Ｖ、＝ＶＱＲＰもしくはｖｏｓｐ
１７＋時はＬレベルを送出し、Ｖ、＜Ｖ、＝Ｖ。□もし
くは■。３．の場合にＨレベルを送出する。Ｊ−にフリ
ップフロップ回路１５は比較回路１４の出力をクロック
入力する。１６はトランジスタ駆動回路であって、Ｊ−
にフリップフロップ回路１５の肯定出力ＱがＨレベルの
時（逆極性時）は、トランジスタＴ、、いＴｒ、４をオ
ン、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ、ｌをオフさせ、肯定出
力ＱがＬレベルの時（正極性時）は、トランジスタＴ
１．Ｉ ％ Ｔ ｒ４をオフ、トランジスタＴ１２、Ｔ
１３をオンさせるベース信号をインバータ主回路２に送
出する。
今、第３図の時刻ＴＯでフリップフロップ回路１５の肯
定出力ＱがＨレベルにあり、トランジスタＴ、いＴ、、
４がオン、トランジスタＴ１２、Ｔ、、ｆｆがオフして
、逆極性溶接状態にあるとする。この時、選択回路１３
は電荷設定値■。１を選択しており、電荷検出回路１０
は溶接電流Ｉａを積分して逆極性時の電荷量を検出して
いる。時刻Ｔ１で、ワイヤ３と母材４が接触して短絡移
行すると、短絡判定回路７の出力がＬレベルに変化する
ので、電荷検出回路１０は積分動作を停止して、これま
での積分値ｖ２を保持し、時刻Ｔ２になって、再びアー
クが発生すると積分動作を開始する。電荷検出回路１０
の積分値Ｖ、が、時刻Ｔ、になった時に、Ｖ２＞Ｖ、に
なったとすると、比較回路１４の出力はＬレベルになる
ので、選択回路１３の出力は０レベルに固定され、同時
に、電荷検出回路１０はリセットされ、積分値ｖ２は０
に減衰する。時刻Ｔ４になって、積分値ｖ２が０ボルト
になり、Ｖ、＞Ｖ、になると、比較回路１４の出力Ｖｏ
がＨレベルになり、フリップフロップ回路１５の出力は
反転して、否定出力ｎがＨレベルとなるので、トランジ
スタＴ ｒｌｓ Ｔｒ４がオフ、トランジスタＴ、、！
、Ｔ、、３がオンして、正極性溶接状態に切換わる。同
時に、選択回路１３は電荷設定値Ｖ Ｑ！ＪＰを選択し
て比較回路１４に送出し、電荷検出回路１０は積分動作
を開始し、積分値Ｖ２＝Ｖ、＝Ｖ。８．になるまで、正
極性溶接が行われる。
定出力ＱがＨレベルにあり、トランジスタＴ、いＴ、、
４がオン、トランジスタＴ１２、Ｔ、、ｆｆがオフして
、逆極性溶接状態にあるとする。この時、選択回路１３
は電荷設定値■。１を選択しており、電荷検出回路１０
は溶接電流Ｉａを積分して逆極性時の電荷量を検出して
いる。時刻Ｔ１で、ワイヤ３と母材４が接触して短絡移
行すると、短絡判定回路７の出力がＬレベルに変化する
ので、電荷検出回路１０は積分動作を停止して、これま
での積分値ｖ２を保持し、時刻Ｔ２になって、再びアー
クが発生すると積分動作を開始する。電荷検出回路１０
の積分値Ｖ、が、時刻Ｔ、になった時に、Ｖ２＞Ｖ、に
なったとすると、比較回路１４の出力はＬレベルになる
ので、選択回路１３の出力は０レベルに固定され、同時
に、電荷検出回路１０はリセットされ、積分値ｖ２は０
に減衰する。時刻Ｔ４になって、積分値ｖ２が０ボルト
になり、Ｖ、＞Ｖ、になると、比較回路１４の出力Ｖｏ
がＨレベルになり、フリップフロップ回路１５の出力は
反転して、否定出力ｎがＨレベルとなるので、トランジ
スタＴ ｒｌｓ Ｔｒ４がオフ、トランジスタＴ、、！
、Ｔ、、３がオンして、正極性溶接状態に切換わる。同
時に、選択回路１３は電荷設定値Ｖ Ｑ！ＪＰを選択し
て比較回路１４に送出し、電荷検出回路１０は積分動作
を開始し、積分値Ｖ２＝Ｖ、＝Ｖ。８．になるまで、正
極性溶接が行われる。
以後、この動作が繰り返される。
第４図（ａ）は、逆極性アーク期間の電荷量ＱＲＰを比
較的小さ（設定した場合の溶接電圧Ｖａと溶接電流量Ｉ
ａの波形図であり、実際の電荷量■２がＶ、−電荷設定
値■。、ｌｒに達しないまま短絡移行に移っても（期間
ＴＡ）、極性切換えは行われず、アークが再発生してか
らの電荷量Ｑ□、。、と短絡移行前の電荷量ｑ＊ｐＡ−
＋の和が電荷量ＱＲＰに等しくなった時に極性切換えが
行われている。これは正極性の場合も同様で、期間Ｔ、
におけるように、短絡移行前の実際の電荷量Ｑ、。−１
が電荷量Ｑｓ、に達していないのに短絡移行しても、極
性は切換わらず、アークが再発生してからの電荷量Ｑ、
□。１と短絡移行前の電荷ｉＱｓ、、−，との和が電荷
量Ｑ８．に等しくなった時に極性切換えが行われる。
較的小さ（設定した場合の溶接電圧Ｖａと溶接電流量Ｉ
ａの波形図であり、実際の電荷量■２がＶ、−電荷設定
値■。、ｌｒに達しないまま短絡移行に移っても（期間
ＴＡ）、極性切換えは行われず、アークが再発生してか
らの電荷量Ｑ□、。、と短絡移行前の電荷量ｑ＊ｐＡ−
＋の和が電荷量ＱＲＰに等しくなった時に極性切換えが
行われている。これは正極性の場合も同様で、期間Ｔ、
におけるように、短絡移行前の実際の電荷量Ｑ、。−１
が電荷量Ｑｓ、に達していないのに短絡移行しても、極
性は切換わらず、アークが再発生してからの電荷量Ｑ、
□。１と短絡移行前の電荷ｉＱｓ、、−，との和が電荷
量Ｑ８．に等しくなった時に極性切換えが行われる。
第４図（ｂ）は正極性アーク期間の電荷量Ｑ、Ｐと逆極
性・アーク期間の電荷量ＱＲＰを比較的大きく設定した
場合の溶接電圧Ｖａおよび溶接電流Ｉａの波形図であっ
て、Ｑ、、＝Ｑ、、、＋Ｑ、、□＋Ｑ、、、になると正
極性に切換り、ＱｓＰ＝Ｑ３．、＋Ｑ、、□なると逆極
性に切換っている。
性・アーク期間の電荷量ＱＲＰを比較的大きく設定した
場合の溶接電圧Ｖａおよび溶接電流Ｉａの波形図であっ
て、Ｑ、、＝Ｑ、、、＋Ｑ、、□＋Ｑ、、、になると正
極性に切換り、ＱｓＰ＝Ｑ３．、＋Ｑ、、□なると逆極
性に切換っている。
このように、本実施例では、母材の溶融に直接寄与する
アークエネルギーに着目し、最も主要な因子であるアー
ク期間中の電流値を時間積分した電荷量がアークエネル
ギーのパラメータとして最適であることから、アーク期
間に供給される電荷量が設定値に達した時に極性切換え
を行うので、溶融池の揺動、溶接速度の変動、ワイヤ突
出長の変動等による短絡期間、アーク期間、電流値の変
動があっても、極性比率は安定し、設定比率から大きく
ずれることはない。
アークエネルギーに着目し、最も主要な因子であるアー
ク期間中の電流値を時間積分した電荷量がアークエネル
ギーのパラメータとして最適であることから、アーク期
間に供給される電荷量が設定値に達した時に極性切換え
を行うので、溶融池の揺動、溶接速度の変動、ワイヤ突
出長の変動等による短絡期間、アーク期間、電流値の変
動があっても、極性比率は安定し、設定比率から大きく
ずれることはない。
また、極性比率は無段階に設定することができるので、
母材溶は込み量やワイヤ溶融量を任意に、継手形状やギ
ャップに最適な値を選択することができる。
母材溶は込み量やワイヤ溶融量を任意に、継手形状やギ
ャップに最適な値を選択することができる。
また、極性比率は無段階に選択することができるので、
短絡移行が不規則で短絡回数が少ない中電流域でも、極
性切換周期を短かくしてきめ細かい極性切換えが可能に
なり、高速度溶接においても均一ビードを得ることがで
きる。
短絡移行が不規則で短絡回数が少ない中電流域でも、極
性切換周期を短かくしてきめ細かい極性切換えが可能に
なり、高速度溶接においても均一ビードを得ることがで
きる。
なお、上記実施例の電荷量に代えて、電力、溶接電流Ｉ
ａ”の時間積分値等を用いるようにしてもよい。
ａ”の時間積分値等を用いるようにしてもよい。
この発明は以上説明した通り、短絡回数比あるいは単な
る通電時間比に基づいて極性切換えを行うので、はなく
、正極性時と逆極性時のアークエネルギー比に基づいて
極性切換えを行うので、極性比率を安定させることがで
きる上、該極性比率をきめ細かく調節することができる
ので、入熱の変動を防止するだけでなく、入熱を精密に
制御することができ、従来に比して、溶接品質を大幅に
向上することができる。
る通電時間比に基づいて極性切換えを行うので、はなく
、正極性時と逆極性時のアークエネルギー比に基づいて
極性切換えを行うので、極性比率を安定させることがで
きる上、該極性比率をきめ細かく調節することができる
ので、入熱の変動を防止するだけでなく、入熱を精密に
制御することができ、従来に比して、溶接品質を大幅に
向上することができる。
第１図はこの発明を実施した溶接電源装置の主回路を示
す回路図、第２図は上記主回路の制御装置を・示すブロ
ック図、第３図は上記実施例の動作を説明するための波
形タイムチャート、第４図（ａｌと（ｂ）は上記実施例
による溶接電圧波形と溶接電流波形を示す図である。 ２−インバータ主回路、７−短絡判定回路、８・・・電
流検出回路、１〇−電荷検出回路（積分回路） 、１１
−極性比率設定回路、１２−・アーク電荷設定回路、１
３−・選択回路、１４・−比較回路、１５−・−Ｊ−に
フリップフロップ回路、１６−・トランジスタ駆動回路
。
す回路図、第２図は上記主回路の制御装置を・示すブロ
ック図、第３図は上記実施例の動作を説明するための波
形タイムチャート、第４図（ａｌと（ｂ）は上記実施例
による溶接電圧波形と溶接電流波形を示す図である。 ２−インバータ主回路、７−短絡判定回路、８・・・電
流検出回路、１〇−電荷検出回路（積分回路） 、１１
−極性比率設定回路、１２−・アーク電荷設定回路、１
３−・選択回路、１４・−比較回路、１５−・−Ｊ−に
フリップフロップ回路、１６−・トランジスタ駆動回路
。
Claims (1)
- 消耗電極と母材間に逆極性の電圧と正極性の電圧を交
互に繰り返し印加する消耗電極式交流アーク溶接におい
て、アーク期間中の電荷量を検出し、該電荷量が設定値
に達した時に極性切換えを行うことを特徴とする消耗電
極式交流アーク溶接用電源の出力制御方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28944587A JPH01133678A (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | 消耗電極式交流アーク溶接用電源の出力制御方法 |
| KR1019880005472A KR910004997B1 (ko) | 1987-05-12 | 1988-05-11 | 소모전극식 아크용접용 전원시스템 |
| US07/192,622 US4877941A (en) | 1987-05-12 | 1988-05-11 | Power supply system for consumable electrode arc welding and method of controlling the same |
| DE3816238A DE3816238A1 (de) | 1987-05-12 | 1988-05-11 | Stromversorgungssystem zur abschmelzelektroden-lichtbogenschweissung und verfahren zum steuern desselben |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28944587A JPH01133678A (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | 消耗電極式交流アーク溶接用電源の出力制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01133678A true JPH01133678A (ja) | 1989-05-25 |
| JPH0342996B2 JPH0342996B2 (ja) | 1991-06-28 |
Family
ID=17743354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28944587A Granted JPH01133678A (ja) | 1987-05-12 | 1987-11-18 | 消耗電極式交流アーク溶接用電源の出力制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01133678A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4827070A (ja) * | 1971-08-12 | 1973-04-10 | ||
| JPS54162650A (en) * | 1978-06-13 | 1979-12-24 | Osaka Transformer Co Ltd | Ac arc welding |
| JPS6220770U (ja) * | 1985-07-17 | 1987-02-07 |
-
1987
- 1987-11-18 JP JP28944587A patent/JPH01133678A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4827070A (ja) * | 1971-08-12 | 1973-04-10 | ||
| JPS54162650A (en) * | 1978-06-13 | 1979-12-24 | Osaka Transformer Co Ltd | Ac arc welding |
| JPS6220770U (ja) * | 1985-07-17 | 1987-02-07 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0342996B2 (ja) | 1991-06-28 |
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