JPH01133679A - 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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- JPH01133679A JPH01133679A JP28944687A JP28944687A JPH01133679A JP H01133679 A JPH01133679 A JP H01133679A JP 28944687 A JP28944687 A JP 28944687A JP 28944687 A JP28944687 A JP 28944687A JP H01133679 A JPH01133679 A JP H01133679A
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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方法として、従来、特開昭５８−３
８６６４号公報に開示されたものがある。
８６６４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
切換え方法を採っており、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
量や母材への大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。
短絡回数が所定回数に達すると、極性の反転を行う極性
切換え方法を採っており、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
量や母材への大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、アーク期間と短絡期間とが実際の溶接では溶
融池の揺動やワイヤ突出長の変化等によってバラツキ１
、実際の極性比率（＝正極性期間／逆極性期間士正極性
期間）が設定比率から大きくはずれることになる。
融池の揺動やワイヤ突出長の変化等によってバラツキ１
、実際の極性比率（＝正極性期間／逆極性期間士正極性
期間）が設定比率から大きく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
性分が増加して大熱量が増え、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、大熱量が減
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
。
性分が増加して大熱量が増え、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、大熱量が減
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掘性比率
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。
もので、低電流域から高電流域まで所望通りの掘性比率
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、正極性時および逆
極性時のアーク時間をそれぞれ検出し、このアーク時間
が設定時間に達した時に、極性切換えを行う構成とした
ものである。
極性時のアーク時間をそれぞれ検出し、このアーク時間
が設定時間に達した時に、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
供給時間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。
供給時間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は単相インバータ主
回路であって、トランジスタＱ、、１〜Ｑｒ４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。
回路であって、トランジスタＱ、、１〜Ｑｒ４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は極性比率設定回路、９はアーク時間
設定回路である。アーク時間設定回路９は極性比率設定
回路８が送出する極性比率設定値ＰＴを取り込んで、逆
極性時のアーク時間ＴＲＰと正極性時のアーク時間Ｔｓ
ｐを、Ｐア＝ Ｔ ＳＦ／ （Ｔ ＳＦ ＋Ｔ ＴＩＦ
）に基づき演算して設定している。１０は極性切換制御
回路であって、時間積算を行って、短絡判定回路７の出
力がＨレベルの間（アーク期間）は計時動作を行い、出
力がＬレベルの間（短絡期間）は計時動作を中断する。
、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は極性比率設定回路、９はアーク時間
設定回路である。アーク時間設定回路９は極性比率設定
回路８が送出する極性比率設定値ＰＴを取り込んで、逆
極性時のアーク時間ＴＲＰと正極性時のアーク時間Ｔｓ
ｐを、Ｐア＝ Ｔ ＳＦ／ （Ｔ ＳＦ ＋Ｔ ＴＩＦ
）に基づき演算して設定している。１０は極性切換制御
回路であって、時間積算を行って、短絡判定回路７の出
力がＨレベルの間（アーク期間）は計時動作を行い、出
力がＬレベルの間（短絡期間）は計時動作を中断する。
極性切換制御回路１０は計数値Ｔがアーク時間設定値Ｔ
ＲＰになると、その出力がＨレベルからＬレベルに変化
してアーク時間設定回路９からアーク時間設定値Ｔ”ｓ
ｒを取り込み、また、計数値Ｔがアーク時間設定値Ｔ’
ｓｐと等しくなると、その出力がＬレベルからＨレベル
に変化して、アーク時間設定値Ｔ□を取り込む。１１は
トランジスタ駆動回路であって、極性切換制御回路１０
の出力がＨレベルの時（逆極性時）は、トランジスタＱ
□、Ｑｒ４をオン、トランジスタＱ１、Ｑ、３をオフさ
せ、出力がＬレベルの時（正極性時）は、トランジスタ
Ｑ、、Ｉ、Ｑ、、４をオフ、トランジスタＱｒ２、Ｑｌ
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。なお、直流電源１には、アーク発生中での極性切換
え時における再点弧を保障する機能（高電圧を瞬時に印
加する）を具備させである。
ＲＰになると、その出力がＨレベルからＬレベルに変化
してアーク時間設定回路９からアーク時間設定値Ｔ”ｓ
ｒを取り込み、また、計数値Ｔがアーク時間設定値Ｔ’
ｓｐと等しくなると、その出力がＬレベルからＨレベル
に変化して、アーク時間設定値Ｔ□を取り込む。１１は
トランジスタ駆動回路であって、極性切換制御回路１０
の出力がＨレベルの時（逆極性時）は、トランジスタＱ
□、Ｑｒ４をオン、トランジスタＱ１、Ｑ、３をオフさ
せ、出力がＬレベルの時（正極性時）は、トランジスタ
Ｑ、、Ｉ、Ｑ、、４をオフ、トランジスタＱｒ２、Ｑｌ
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。なお、直流電源１には、アーク発生中での極性切換
え時における再点弧を保障する機能（高電圧を瞬時に印
加する）を具備させである。
次に、この装置の動作を第３図の波形タイムチャートを
参照して説明する。
参照して説明する。
今、第３図の時刻ｔ。で極性切換制御回路１０の出力が
Ｌレベルにあり、トランジスタＱｒいＱｒ４がオン、ト
ランジスタＱｒＺ、Ｑｒ３がオフして、逆極性溶接状態
にあるとする。この時、極性切換制御回路１０はアーク
時間設定回路９から逆極性時のアーク時間設定値ＴＲＰ
を取り込んで、計時動作を行っており、その計数値Ｔを
アーク時間設定値ＴＲＰと比較している。時刻ｔ１で、
ワイヤ３と母材４が接触すると、短絡判定回路７の出力
がＬレベルに変化するので、極性切換制御回路１０は計
時動作を停止して、計数値Ｔ１を保持し、時刻ｔ２にな
って、再びアークが発生すると計時動作を開始する。極
性切換制御回路１０の計数値Ｔ＝ＴＩ ＋ＴＺが、時刻
ｔ、になった時に、Ｔ＝ＴＲ，になったとすると、極性
切換制御回路１０の出力はＬレベルになるので、トラン
ジスタＱ、いＱ、４がオフ、トランジスタＱｒｚｓ Ｑ
ｒｆｆがオンして、工種性溶接状態に切換ねる。これに
より極性切換制御回路１０はリセットされると同時にア
ーク時間設定値ＴＡＦを取り込んで、計時動作を再開し
、時刻ｔ４で、ワイヤ３と母材４が再び接触すると、短
絡判定回路７の出力がＯレベルに変化するので、極性切
換制御回路１０は計時動作を停止して、計数値Ｔ３を保
持し、時刻ｔ、になって、再びアークが発生すると、計
時動作を開始する。極性切換制御回路１０の計数値Ｔ
” Ｔ ｓ ＋ Ｔ ａが、時刻ｔ６になった時に、Ｔ
＝Ｔえ、になったとすると、極性切換制御回路１０の出
力はＨレベルになるので、トランジスタＱ１いＱ、４が
オン、トランジスタＱｒ２、Ｑ、、３がオフして、逆極
性溶接状態に切換わる。以後、この動作が繰り返される
。
Ｌレベルにあり、トランジスタＱｒいＱｒ４がオン、ト
ランジスタＱｒＺ、Ｑｒ３がオフして、逆極性溶接状態
にあるとする。この時、極性切換制御回路１０はアーク
時間設定回路９から逆極性時のアーク時間設定値ＴＲＰ
を取り込んで、計時動作を行っており、その計数値Ｔを
アーク時間設定値ＴＲＰと比較している。時刻ｔ１で、
ワイヤ３と母材４が接触すると、短絡判定回路７の出力
がＬレベルに変化するので、極性切換制御回路１０は計
時動作を停止して、計数値Ｔ１を保持し、時刻ｔ２にな
って、再びアークが発生すると計時動作を開始する。極
性切換制御回路１０の計数値Ｔ＝ＴＩ ＋ＴＺが、時刻
ｔ、になった時に、Ｔ＝ＴＲ，になったとすると、極性
切換制御回路１０の出力はＬレベルになるので、トラン
ジスタＱ、いＱ、４がオフ、トランジスタＱｒｚｓ Ｑ
ｒｆｆがオンして、工種性溶接状態に切換ねる。これに
より極性切換制御回路１０はリセットされると同時にア
ーク時間設定値ＴＡＦを取り込んで、計時動作を再開し
、時刻ｔ４で、ワイヤ３と母材４が再び接触すると、短
絡判定回路７の出力がＯレベルに変化するので、極性切
換制御回路１０は計時動作を停止して、計数値Ｔ３を保
持し、時刻ｔ、になって、再びアークが発生すると、計
時動作を開始する。極性切換制御回路１０の計数値Ｔ
” Ｔ ｓ ＋ Ｔ ａが、時刻ｔ６になった時に、Ｔ
＝Ｔえ、になったとすると、極性切換制御回路１０の出
力はＨレベルになるので、トランジスタＱ１いＱ、４が
オン、トランジスタＱｒ２、Ｑ、、３がオフして、逆極
性溶接状態に切換わる。以後、この動作が繰り返される
。
第４図（ａ）は、逆極性アーク時間設定値ＴＲＰと正極
性アーク時間設定値Ｔｓｐとを比較的小さく設定した場
合の溶接電圧Ｖａと溶接電流量１ａの波形図であり、実
際のアーク時間Ｔがアーク時開設定値Ｔ、ｌアに達しな
いまま短絡移行に移っても（期間Ｔｓ＋）、極性切換え
は行われず、アークが再発生してからの実アーク時間Ｔ
ＲＰ４と短絡移行前の実アーク時間Ｔ ＊ ｐ ｚとの
和がアーク時間設定値Ｔ＋ｔｒに等しくなった時に始め
て、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、ｓｚにおけるように、短絡移行前の実
際のアーク時間Ｔ ＳＰ４がアーク時間設定値ＴＳＦに
達していないのに短絡移行しても、極性は切換ねらず、
アークが再発生してからの実アーク時間Ｔ Ｓ、、と短
絡移行前の実アーク時間Ｔ８，４との和がアーク時間設
定値ＴＡＦに等しくなった時に極性切換えが行われてい
る。なお、ＴＲ，、、ＴＲ，−□、ＴＲＰｆｆ ・・
・、Ｔｓｐ＋ 、Ｔｓｐｚ 、Ｔｓｐｚ ・・・は実
アーク時間を示し、Ｔ３Ｉ−、Ｔｓｚ、’ｒ’ｓｉ、・
・・は短絡時間を示している。
性アーク時間設定値Ｔｓｐとを比較的小さく設定した場
合の溶接電圧Ｖａと溶接電流量１ａの波形図であり、実
際のアーク時間Ｔがアーク時開設定値Ｔ、ｌアに達しな
いまま短絡移行に移っても（期間Ｔｓ＋）、極性切換え
は行われず、アークが再発生してからの実アーク時間Ｔ
ＲＰ４と短絡移行前の実アーク時間Ｔ ＊ ｐ ｚとの
和がアーク時間設定値Ｔ＋ｔｒに等しくなった時に始め
て、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、ｓｚにおけるように、短絡移行前の実
際のアーク時間Ｔ ＳＰ４がアーク時間設定値ＴＳＦに
達していないのに短絡移行しても、極性は切換ねらず、
アークが再発生してからの実アーク時間Ｔ Ｓ、、と短
絡移行前の実アーク時間Ｔ８，４との和がアーク時間設
定値ＴＡＦに等しくなった時に極性切換えが行われてい
る。なお、ＴＲ，、、ＴＲ，−□、ＴＲＰｆｆ ・・
・、Ｔｓｐ＋ 、Ｔｓｐｚ 、Ｔｓｐｚ ・・・は実
アーク時間を示し、Ｔ３Ｉ−、Ｔｓｚ、’ｒ’ｓｉ、・
・・は短絡時間を示している。
第・４図（′ｂ）は正極性アーク時間設定値’Ｉ”ＳＰ
と逆極性アーク時間設定値ＴＲＰ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、逆極性溶接時には、実アーク時間Ｔ＝Ｔ ＲＰ
Ｉ ＋ Ｔ ＲＰ□＋ＴＲＰＩが、Ｔ＝ＴＲＰになる
と正極性に切換り、正極性溶接時は、実アーク時間Ｔ＝
Ｔｓ、、＋Ｔ、、２が、Ｔ””Ｔｓ＋−になると逆極性
に切換っている。
と逆極性アーク時間設定値ＴＲＰ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、逆極性溶接時には、実アーク時間Ｔ＝Ｔ ＲＰ
Ｉ ＋ Ｔ ＲＰ□＋ＴＲＰＩが、Ｔ＝ＴＲＰになる
と正極性に切換り、正極性溶接時は、実アーク時間Ｔ＝
Ｔｓ、、＋Ｔ、、２が、Ｔ””Ｔｓ＋−になると逆極性
に切換っている。
なお・正極性と逆極性のアーク時間設定イ直番よ、ビー
ド外観や溶は込み量の均一性確保の意力・ら短い方が望
ましく 、Ｔ ３Ｐ ＋ Ｔ ＲＦ−≦−Ｌｏｏｍｓと
することが好ましい。
ド外観や溶は込み量の均一性確保の意力・ら短い方が望
ましく 、Ｔ ３Ｐ ＋ Ｔ ＲＦ−≦−Ｌｏｏｍｓと
することが好ましい。
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、アークエネルギー供給時間
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、アークエネルギー供給時間
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、上記のように極性比率は無段階Ｇこ選択すること
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、極性切換え周期を知力Ａ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。
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、極性切換え周期を知力Ａ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。
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供給時間比に基
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供給時間比に基
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（ａ）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・−極性
比率設定回路、９−アーク時間設定回路、１０−・−極
性切換制御回路、１１−１−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（ａ）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・−極性
比率設定回路、９−アーク時間設定回路、１０−・−極
性切換制御回路、１１−１−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、アーク時間を検出し、該アーク時間が設定値に達し
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 |
|---|---|---|---|
| JP28944687A JPH01133679A (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 |
| DE3816238A DE3816238A1 (de) | 1987-05-12 | 1988-05-11 | Stromversorgungssystem zur abschmelzelektroden-lichtbogenschweissung und verfahren zum steuern desselben |
| 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28944687A JPH01133679A (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 |
|---|---|
| JPH01133679A true JPH01133679A (ja) | 1989-05-25 |
| JPH0372384B2 JPH0372384B2 (ja) | 1991-11-18 |
Family
ID=17743368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28944687A Granted JPH01133679A (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) | JPH01133679A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003076114A1 (en) | 2002-03-06 | 2003-09-18 | Lincoln Global, Inc. | Two stage welder and method of operating same |
| JP2007283393A (ja) * | 2006-04-20 | 2007-11-01 | Daihen Corp | 消耗電極交流パルスアーク溶接の極性切換制御方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4842951A (ja) * | 1971-10-06 | 1973-06-21 | ||
| JPS5870973A (ja) * | 1981-10-23 | 1983-04-27 | Mitsubishi Electric Corp | 消耗電極式ア−ク溶接機 |
-
1987
- 1987-11-18 JP JP28944687A patent/JPH01133679A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4842951A (ja) * | 1971-10-06 | 1973-06-21 | ||
| JPS5870973A (ja) * | 1981-10-23 | 1983-04-27 | Mitsubishi Electric Corp | 消耗電極式ア−ク溶接機 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2005523159A (ja) * | 2002-03-06 | 2005-08-04 | リンカーン グローバル インコーポレーテッド | ２段階溶接機及びそれを操作する方法 |
| EP1490194A4 (en) * | 2002-03-06 | 2009-07-01 | Lincoln Global Inc | TWO-STAGE WELDING MACHINE AND METHOD OF OPERATION |
| JP2007283393A (ja) * | 2006-04-20 | 2007-11-01 | Daihen Corp | 消耗電極交流パルスアーク溶接の極性切換制御方法 |
| EP1847348B1 (en) * | 2006-04-20 | 2017-01-25 | Daihen Corporation | Polarity switching method in consumable electrode AC pulse arc welding |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0372384B2 (ja) | 1991-11-18 |
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