JPH01321078A - パルスアーク溶接電源 - 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〕 この発明は、シールドガス中で消耗電極を用いて溶接を
行なうガスシールドパルスアーク溶接用の直流アーク溶
接電源、特に溶接開始時における電力制御方式の改良に
関するものである。

（従来の技術〕 一般に、シールドガス中で消耗電極を用いて溶接を行な
うガスシールドパルスアーク溶接法においては、消耗型
１４１ｉ（以下ワイヤと称す）が溶融して母材に移行す
る現象が、いわゆる臨界電流値を境に不連続に変化する
ことが判っている。このため従来は、比較的薄い板厚の
母材のスプレー８行溶接を安定に行なうため、パルス状
の電流（以下ピーク電流と称す）を直流電流（以下ベー
ス電流と称す）に重畳させる方法を採フている。すなわ
ち、臨界電流値よりも小さいベース電流に、臨騨電流値
を超えるピーク電流を重畳させてアーク負荷にパルス状
の電力を供給することにより、溶滴容性をスプレー移行
とし、かつ平均溶接電流値を抑えて母材への入熱量を少
なくし、比較的薄い板厚の母材にも適用できるようにし
ている。

第３図は、この種の溶接法に用いられる従来のパルスア
ーク溶接電源を示すもので、図中、（１）は溶接電源、
（２）は入力端子、（３）は上記入力端子（２）から入
力された商用交流電力を絶縁、整流平滑して直流電力を
得る主回路、（４）はこの直流電力を外部に出力する出
力端子、（６）は上記主回路（３）の出力電流を検出す
る出力電流検出器、（７）は溶接電流を設定する溶接電
流設定器、（８）はこの溶接電流設定器（７）で設定し
た電流値に比例する速度でワイヤ送給モータ（１６）を
駆動制御するワイヤ送給モータ駆動回路、（９）はワイ
ヤ送給モータ接続端子、（１０）はパルス発生回路で、
パルス発生器（１０ａ）と比較演算回路（１０ｂ）とか
ら構成されている。　（１１）は上記出力端子（４）に
接続された溶接用のコンタクトチップ、（１２）はアー
ク負荷、（１３）は母材、（１４）は上記コンタクトチ
ップ（１１）の中を通したワイヤで、上記世材（１３）
との間にアーク負荷（１２）が生成される。　（１５）
は上記ワイヤ（１４）を送り出すワイヤ駆動ローラで、
上記ワイヤ送給モータ（１６）と機械的に連結されてい
る。

従来のパルスアーク溶接電源は上記のように構成され、
入力端子（２）から入力された商用交流電力は、主回路
（３）で絶縁、整流平滑されて直流電力となる。この直
流電力は、出力端子（４）を介して出力され、コンタク
トチップ（１１）の中を通したワイヤ（１４）と母材（
１３）との間に生成されるアーク負荷（１２）に供給さ
れる。一方、ワイヤ送給モータ駆動回路（８）からの信
号によりワイヤ送給モータ（１６）が回転すると、ワイ
ヤ駆動ローラ（１５）が回転してワイヤ（１４）が母材
（１３）に向かって送給され、溶接が行なわれる。

次に、パルス状の電力をアーク負荷（１２）に供給する
ための動作について説明する。溶接電流設定器（７）の
出力信号は、ワイヤ送給モータ駆動回路（８）　とパル
ス発生回路（ｌＯ）とに入力される。溶接電流設定器（
７）からの出力信号がワイヤ送給モータ駆動回路（８）
　に入力されると、ワイヤ送給モータ駆動回路（８）　
は、この信号に比例した速度でワイヤ送給モータ（１６
）を回転させるよう制御する。

一方、パルス発生回路（１０）に溶接電流設定器（７）
からの出力信号が入力されると、この信号は、パルス発
生器（１０ａ）において、この信号とある関数関係にあ
る一定周期を持ち、かつこの周期に従ってピーク電流に
相当する大きさの振幅とベース電流に相当する大きさの
振幅とを交互に繰返す電流パターン信号に変換される。

この電流パターン信号は、比較演算回路（１０ｂ）に入
力される。

上記パルス発生回路（１０）にはまた、出力電流検出器
（６）により検出された出力電流の大きさに比例する信
号が人力され、この検出信号は、比較演算回路（１０ｂ
）において、上記電流パターン信号と比較される。そし
て、（検出信号）〈（を流パターン信号）の場合には“
Ｈ”の信号を、また（検出信号）≧（電流パターン信号
）の場合には“Ｌ”の信号を、主回路（３）に出力する
。主回路（３）は、この“Ｈ“あるいは“し”の信号に
より出力電流を制御し、パルス状の電力としてアーク負
荷（１２）へ供給する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来のパルスアーク溶接電源では、溶接電
流設定器（７）　で設定されたワイヤ送給モータ（１６
）の回転速度と、出力電流のパルス周期とは、ある関数
に従った適正な関係が保たれているため、溶滴容性がス
プレー移行となって安定な溶接を行なうことができる。

ところが、溶接開始時点においては、ワイヤ送給モータ
（１６）が回転し始めてから定常速度に到達するまでに
一定の時間を要することから、パルス周期とワイヤ送給
モータ（１６）の回転速度との関係が、必ずしも適正と
は云えないという課題がある。

、以下、これについて説明する。第４図はアークスター
ト時におけるワイヤ送給モータ（１６）の回転速度と出
力電流波形との関係を経時的に示すタイムチャートであ
る。

いま、時刻ｔ。で溶接を開始したとする。時刻ｔ０から
１．までのワイヤ送給モータ（１６）の回転速度、すな
わちワイヤ送給速度は、いわゆるスローダウン速度であ
る。時刻ｔ、でワイヤ（１４）が母材（１３）に接触し
て出力電流が流れ、アークに移行する。−般的には、こ
のｔ１時点でアーク電流が検出され、ワイヤ送給速度の
設定は定常速度に切換わる。ところが、一般にモータの
慣性により定常速度に到達するのにＴｄ暗時間必要であ
る。したがって、ワイヤ送給モータ（１６）は、時刻ｔ
ｚ　（＝　ｔ＋　＋　Ｔｄ）になって初めて設定された
速度に達する。一方、出力電流波形は、時刻ｔ、後、設
定された一定の周期に従フてビーク電流、ベース電流が
流れるパルス波形となる。すなわち、時刻１．からｔ２
までの間は、パルス周期Ｔとワイヤ送給モータ（１６）
の回転速度との関係が、必ずしも適正とは云えない、こ
の結果、アークスタート直後の溶滴移行の不良、アーク
切れ等の課題がある。

この発明は、かかる課題を解決するためになされたもの
で、パルスアーク溶接において、アークスタート時のワ
イヤ送給モータの回転速度とパルス周期との不適正によ
る溶滴移行不良やアーク切れを無くし、アークスタート
性を向上させることができるパルスアーク溶接電源を得
ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明に係るパルスアーク溶接電源は、消耗電極式の
パルスアーク溶接電源において、商用交流電力の入力に
より直流電力を出力する主回路と、この主回路の出力電
流を検出する出力電流検出器と、上記主回路の出力電圧
を検出する出力電圧検出器と、溶接電圧を設定するため
の溶接電圧設定器と、この溶接電圧設定器および上記出
力電圧検出器からの各出力信号に基づき、出力電圧を一
定に制御するための信号を出力する定電圧制御回路と、
溶接電流を設定するための溶接電圧設定器と、この溶接
電流設定器で設定した電流値に比例する速度でワイヤ送
給モータを駆動するワイヤ送給モータ駆動回路と、この
ワイヤ送給モータ駆動回路により駆動制御されるワイヤ
送給モータの回転速度を検出する回転速度検出器と、こ
の回転速度検出器の出力信号と上記溶接電流設定器の出
力信号との一致、不一致を検出する一致検出回路と、上
記出力電流検出器の出力信号と上記溶接電流設定器の出
力信号との大小を比較し、その比較結果を出力するパル
ス発生回路と、上記一致検出回路が不一致を検出した際
に、上記定電圧制御回路の出力を上記主回路に入力する
とともに、上記一致検出回路が一致を検出した際に、上
記パルス発生回路の出力を上記主回路に入力する切換手
段とを設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、溶接開始時のワイヤ送給モータの
回転速度が定常速度に達するまでの間は、一致検出回路
からの信号により、切換手段で定電圧制御回路の出力を
主回路に入力するよう切換えられる。これにより、溶接
電源の外部特性が定電圧特性になる。

一方、ワイヤ送給モータの回転速度が定常速度になった
場合には、一致検出回路からの信号により、切換手段で
パルス発生回路の出力を主回路に入力するよう切換えら
れる。

このように、アークスタート直後のワイヤ送給モータの
回転速度が定常値に達するまでの間は、溶接電源の特性
が定電圧特性となるため、溶滴移行が短絡移行形態とな
り、従来の欠点であったアークスタート時の溶滴移行不
良、アーク切れを解消することが可能となる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例を示すもので、図中、第
３図と同一符号は同−又は相当部分を示す。（１７）は
溶接電圧を設定する溶接電圧設定器、（１８）は定電圧
制御回路で、主回路（３）の出力電圧を検出する出力電
圧検出器（２２）からの信号および上記溶接電圧設定器
（１７）からの信号に基づき、出力覚圧を一定に制御す
るための信号を出力す灸。

（１９）は切換手段で、上記定電圧制御回路（１８）の
出力信号とパルス発生器（ｌＯ）の出力信号とを選択的
に切換えて主回路（３）に与える。（２０）は一致検出
回路、（２１）はワイヤ送給モータ（１６）の電機子電
圧（Ｏｃ回転速度）を検出するための電機子電圧検出器
で、その出力信号は、溶接電流設定器（７）の出力信号
とともに上記一致検出回路（２０）に入力され、両者が
一致した場合には、“Ｈ”の信号が一致検出回路（２０
）から切換手段（１９）に与えられ、また、両者が不一
致の場合には“Ｌ　”の信号が一致検出回路（２０）か
ら切換手段（１９）に与えられる。

上記のように構成されたパルスアーク溶接電源において
、出力電圧検出器（２２）は、溶接電圧を検出してこれ
に比例する信号を定電圧制御回路（１８）に与える。定
電圧制御回路（１８）は、この出力信号（前者とする）
と溶接電圧設定器（１７）の出力信号（後者とする）と
を比較し、例えば（前者）＜（後者）の場合には“Ｈ”
の信号を切換手段（１９）に与え、また（前者）≧（後
者）の場合には“Ｌ”の信号を切換手段（１９）に与え
る。

一致検出回路（２０）は、溶接電流設定器（７）の出力
信号と？ｉ！機子電子電圧検出器１）の出力信号とを比
較し、両者が一致した場合には、“Ｈ”の信号を切換手
段（１９）に与え、不一致の場合には、“Ｌ”の信号を
切換手段（１９）に与える。切換手段（１９）は、“Ｌ
”の信号の入力により定電圧制御回路（１８）の出力信
号を主回路（３）に入力し、“Ｈ”の信号の人力により
パルス発生回路（！０）の出力信号を主回路（３）に入
力する。

ここで、切換手段（１９）が定電圧制御回路（１８）側
を選択した場合には、主回路（３）は、定電圧制御回路
（１８）からの出力信号に基づき、出力電圧が一定にな
るよう、すなわち溶接電源が定電圧特性となるよう制御
し、アーク負荷（１２）の状態に応じた電流をアーク負
荷（１２）に供給する。

一方、切換手段（１９）がパルス発生回路（１０）側を
選択した場合には、前述の従来のパルスアーク溶接電源
の動作説明で述べたように、主回路（３）は、パルス発
生回路（１０）からの出力信号に基づき、アーク負荷（
１２）に対しパルス状の電力を供給する。

なお、電機子電圧検出器（２１）は、ワイヤ送給モータ
（１６）の電機子電圧を検出し、これに比例した信号を
出力する。この電機子電圧は、ワイヤ送給モータ（１６
）の回転速度に比例するので、電機子電圧検出器（２１
）からは、ワイヤ送給モータ（１６）の回転速度に比例
した信号が出力されることになる。

第２図は上記実施例のパルスアーク溶接電源におけるア
ークスタート時のワイヤ送給モータ（１６）の回転速度
と出力電流波形との関係を示すタイムチャートである０
図において、いま時刻ｔ。で溶接を開始し、時刻ｔ、で
出力電流が流れたとする。ｔ１時点のワイヤ送給モータ
速度の設定値は、定常速度（Ｖｗ）に相当するが、時刻
ｔ、からｔ２までは、実際の速度は定常速度（Ｖｗｌに
達していない。このため、切換手段（１ｇ）により定電
圧制御回路（１８）側が選択されており、主回路（３）
　によフて、溶接電源（１）は定電圧特性を持つよう制
御される。したかって、アーク溶接の溶滴移行形態は、
短絡８行となる。

時刻ｔ２以降は、前述したとおり、主回路（３）はアー
ク負荷（１２）に対しパルス状の電力を供給し、ワイヤ
送給モータ速度とパルス周期（Ｔ）　　との関係が適正
に保たれたスプレー移行のパルスアーク溶接が行なわれ
る。

なお、上記実施例では、ワイヤ送給モータ（１６）の回
転速度の検出に電機子電圧検出器（２１）を用いる場合
を示したが、ＴＧを用いるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、溶接開始時においては
、溶接電源を定電圧特性を持つように制御して溶滴容性
を短絡移行形態とし、ワイヤ送給モータの回転速度が定
常速度となった後は、従来と同様溶滴移行をスプレー移
行形態とするようにしているので、溶接開始時の溶滴移
行形態、アーク切れを解消することができる等の効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すパルスアーク溶接電
源のブロック図、第２図はそのワイヤ送給モータの回転
速度と出力電流波形との関係を示。 すタイムチャート、第３図は従来のパルスアーク溶接電
源を示すブロック図、第４図はそのワイヤ送給モータの
回転速度と出力電流波形との関係を示すタイムチャート
である。 （１）・・・溶接電源、 （３）・・・主回路、 （６）・・・出力電流検出器、 （７）・・・溶接電流設定器、 （８）・・・ワイヤ送給モータ駆動回路、（１０）・・
・パルス発生回路、 （１６）・・・ワイヤ送給モータ、 （１７）・・・溶接電圧設定器、 （１８）・・・定電圧制御回路、 （１９）・・・切換手段、 （２０）・・・−数枚出回路、 （２１）・・・電機子電圧検出器、 （２２）・・・出力電圧検出器。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示すもの
とする。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 消耗電極式のパルスアーク溶接電源において、商用交流
   電力の入力により直流電力を出力する主回路と、この主
   回路の出力電流を検出する出力電流検出器と、上記主回
   路の出力電圧を検出する出力電圧検出器と、溶接電圧を
   設定するための溶接電圧設定器と、この溶接電圧設定器
   および上記出力電圧検出器からの各出力信号に基づき、
   出力電圧を一定に制御するための信号を出力する定電圧
   制御回路と、溶接電流を設定するための溶接電流設定器
   と、この溶接電流設定器で設定した電流値に比例する速
   度でワイヤ送給モータを駆動するワイヤ送給モータ駆動
   回路と、このワイヤ送給モータ駆動回路により駆動制御
   されるワイヤ送給モータの回転速度を検出する回転速度
   検出器と、この回転速度検出器の出力信号と上記溶接電
   流設定器の出力信号との一致、不一致を検出する一致検
   出回路と、上記出力電流検出器の出力信号と上記溶接電
   流設定器の出力信号との大小を比較し、その比較結果を
   出力するパルス発生回路と、上記一致検出回路が不一致
   を検出した際に、上記定電圧制御回路の出力を上記主回
   路に入力するとともに、上記一致検出回路が一致を検出
   した際に、上記パルス発生回路の出力を上記主回路に入
   力する切換手段とを具備することを特徴とするパルスア
   ーク溶接電源。