JPH0331499Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、消耗式電極および母材からなる溶
接負荷を直流アーク溶接する直流アーク溶接機に
関する。

〔従来の技術〕 従来、消耗式電極を自動送給して直流アーク溶
接を行なうこの種直流アーク溶接機は第２図に示
すように構成され、同図において、１は１次巻線
１ａおよび２次巻線１ｂを有する溶接変圧器であ
り、１次巻線１ａが商用交流電源または発電機あ
るいは高周波電源からなる交流電源に接続されて
いる。

２はサイリスタなどからなる第１，第２制御整
流素子２ａ，２ｂを有する整流器であり、２次巻
線１ｂの一端に整流素子２ａのアノードが接続さ
れるとともに、２次巻線１ｂの他端に整流素子２
ｂのアノードが接続されている。

３は一端が整流素子２ａ，２ｂのカソードに接
続された直流リアクトル、４は直流リアクトル３
の他端に接続されたワイヤ状の消耗式電極、５は
２次巻線１ｂのタツプ端子taに接続された母材で
あり、電極４、母材５により溶接負荷６が形成さ
れている。

７は消耗式電極４を母材５の方向に送給するワ
イヤ送給装置、８は送給装置７を駆動するワイヤ
送給モータ、９はモータ８の駆動制御用のモータ
制御装置であり、モータ８の速度を送給速度設定
器１０により設定された送給速度に制御する。

１１は両整流素子２ａ，２ｂのゲートに点弧制
御用のゲート信号を出力するゲート駆動装置であ
り、ゲート信号設定器１２の設定値にもとづいて
両整流素子２ａ，２ｂの点弧制御を行なう。

そして交流電源の電源交流が変圧器１により変
圧され、変圧器１の２次巻線１ｂに所望の電圧の
出力交流が生じるとともに、該出力交流が整流器
２の両整流素子２ａ，２ｂにより全波整流され、
整流器２の整流出力がリアクトル３に入力され
る。

そしてリアクトル３は整流出力の平滑および溶
接負荷６の短絡時の電流制御を行なうために設け
られ、整流出力がリアクトル３により平滑され、
リアクトル３から溶接負荷６に直流の溶接出力が
供給される。

ところで整流器２の両整流素子２ａ，２ｂは駆
動装置１１のゲート信号により点弧制御され、こ
れにより整流出力の電圧が所定の定電圧に制御さ
れる。

一方、消耗式電極４はモータ８の回転にもとづ
く送給装置７の送給制御により、一定速度で母材
５の方向に送給される。

そして消耗式電極４と母材５との間にアークが
発生してアーク起動が行なわれるとともに、アー
ク起動後には消耗式電極４から母材５に流れる電
流が一定量まで増加し、定常アークに移行してア
ーク溶接が行なわれる。

以上の動作のくり返しにより、アーク起動がく
り返えされてアーク溶接が順次に行なわれる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで消耗式電極４が母材５の方向に一定速
度で送給されるため、電極４の先端と母材５との
接触抵抗は、第３図の実線Ａに示すようにアーク
起動時に大きくなるとともに起動後には送給速度
にしたがつて減少変化する。

そして溶接負荷６を流れる電流と、前記接触抵
抗とにもとづくジユール熱により消耗式電極４の
先端が溶断されてアーク溶接が行なわれる。

一方、溶接負荷６を流れる電流は、リアクトル
３のインダクタンスが小さければ第３図の実線Ｂ
に示すようにアーク起動時の立上りが急峻にな
り、逆に、リアクトル３のインダクタンスが大き
ければ同図の実線Ｃに示すように立上りがなだら
かになる。

そして実線Ａ，Ｂの交点αのジユール熱または
実線Ａ，Ｃの交点βのジユール熱によりアーク溶
接が行なわれるが、このとき交点αのジユール熱
の方が交点βのジユール熱より大きくなり、実線
Ｂの特性の電流の方が実線Ｃの特性の電流より良
好なアーク起動特性で溶接を行なうことができ
る。

しかし、実線Ｂの特性の場合すなわちリアクト
ル３のインダクタンスが小さいときは、定常アー
クに移行し、消耗式電極４が母材５に短絡して短
絡領域に移行するときの短絡電流が大きくなり過
ぎてスパツタが大きくなり、また、グロービル領
域においてもリツプル成分が大きくなり、溶接ビ
ートが荒れて良好な溶接結果が得られなくなる。

すなわち、アーク起動特性を良好にするために
リアクトル３のインダクタンスを小さくすると、
アーク起動後の定常アーク特性が劣化し、逆に、
定常アーク特性を良好にするためにリアクトル３
のインダクタンスを大きくすると、アーク起動特
性が劣化する。

そして第２図の場合は、アーク起動特性および
定常アーク特性のいずれもが良好ではないが破錠
をきたさない程度になるように、リアクトル３の
インダクタンスが設定され、この場合、両特性を
共に良好にして最適なアーク溶接を行なうことが
できない問題点があり、とくに、アーク起動特性
が良好でないため、直流アーク溶接機が溶接ロボ
ツトにより形成される場合は、ビートの長さが不
均一になるとともにスパツタがロボツトに付着す
る問題点もある。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案は、溶接変圧器の交流出力を整流する
制御整流素子構成の第１，第２整流器と、両端に
前記両整流器の整流出力がそれぞれ入力されタツ
プ端子から消耗式電極および母材の溶接負荷に溶
接直流を供給する直流リアクトルと、前記溶接負
荷を流れる電流を検出する電流検出器と、前記第
１整流器を常時点弧駆動する第１のゲート駆動装
置と、前記電流検出器の検出出力が所定値に達す
るものでのアーク起動時のみ前記第２整流器を点
弧駆動する第２のゲート駆動装置とを備えた直流
アーク溶接機である。

〔作 用〕

そしてアーク起動時には第１，第２整流器の整
流出力が直流リアクトルに供給され、このとき第
１整流器の整流出力にもとづき直流リアクトルを
流れる電流の向きと、第２整流器の整流出力にも
とづき直流リアクトルを流れる電流の向きが異な
り、直流リアクトルのインダクタンスが減少して
溶接負荷を流れる電流の立上りが急峻になる。

また、アーク起動から定常アークに移行する
と、第２整流器の整流出力が遮断され、このとき
直流リアクトルのインダクタンスが増加して定常
アーク特性が向上する。

〔実施例〕

つぎに、この考案を、その実施例を示した第１
図とともに詳細に説明する。同図において、１３
は１次巻線１３ａおよび２次巻線１３ｂを有する
溶接変圧器であり、１次巻線１３ａが商用交流電
源または発電機あるいは高周波電源からなる交流
電源に接続されている。

１４はサイリスタなどからなる第３，第４制御
整流素子１４ａ，１４ｂを有する第１整流器であ
り、２次巻線１３ｂの一端に整流素子１４ａのア
ノードが接続されるとともに、２次巻線１３ｂの
他端に整流素子１４ｂのアノードが接続されてい
る。

１５はサイリスタなどからなる第５，第６制御
整流素子１５ａ，１５ｂを有する第２整流器であ
り、整流素子１４ａのアノードに整流素子１５ａ
のアノードが接続されるとともに、整流素子１４
ｂのアノードに整流素子１５ｂのアノードが接続
されている。

１６は一端が整流素子１４ａ，１４ｂのカソー
ドに接続された直流リアクトルであり、タツプ端
子tbを有し、他端が限流用の抵抗１８を介して整
流素子１５ａ，１５ｂのカソードに接続されてい
る。

１９は直流リアクトル１６のタツプ端子tbに接
続されたワイヤ状の消耗式電極、２０は電流検出
器２１を介して２次巻線１３ｂのタツプ端子tcに
接続された母材であり、電極１９、母材２０によ
り溶接負荷２２が形成されている。

２３は消耗式電極１９を母材２０の方向に送給
するワイヤ送給装置、２４は送給装置２３を駆動
するワイヤ送給モータ、２５はモータ２４の駆動
制御用のモータ制御装置であり、モータ２４の速
度を送給速度設定器２６により設定された送給速
度に制御する。

２７は第１整流器１４の整流素子１４ａ，１４
ｂのゲートに点弧制御用のゲート信号を出力する
第１のゲート駆動装置であり、ゲート信号設定器
２８の設定値にもとづいて両整流素子１４ａ，１
４ｂの点弧制御を行なう。

２９は第２整流器１５の整流素子１５ａ，１５
ｂのゲートに点弧制御用のゲート信号を出力する
第２のゲート駆動装置であり、電流検出器２１の
検出信号にもとづいてアーク起動時のみ両整流素
子１５ａ，１５ｂの点弧制御を行なう。

そして、変圧器１３の２次巻線１３ｂの出力交
流は整流器１４，１５に並列供給され、整流器１
４の整流素子１４ａ，１４ｂが駆動装置２７のゲ
ート信号により常に点弧制御されるため、整流器
１４からリアクトル１６の一端，タツプ端子tbを
介して電極１９に、整流器１４の整流出力にもと
づく主溶接直流Iaが常に供給される。

一方、検出器２１は溶接負荷２２を流れる電
流、すなわち電極１９から母材２０に流れる電流
を検出し、該電流に比例した検出信号を駆動装置
２９に供給する。

そして駆動装置２９は電極１９から母材２０に
流れる電流が増加し、アーク起動から定常アーク
に移行して検出信号が所定値に達するまでの間の
み、整流器１５の整流素子１５ａ，１５ｂにゲー
ト信号を出力し、両整流素子１５ａ，１５ｂを点
弧する。

このとき、点弧駆動された整流器１５の整流出
力は抵抗１８を介してリアクトル１６の他端に供
給され、リアクトル１６により整流器１５の整流
出力が平滑され、整流器１５から抵抗１８、リア
クトル１６を介して電極１９に、整流器１５の整
流出力にもとづく副溶接直流Isが供給される。

そこでアーク起動時には、主、副溶接直流Ia，
Isが電極１９から母材２０、検出器２１を介して
２次巻線１３ｂのタツプ端子tcに流れる。

ところでリアクトル１６は１個の鉄心にコイル
を巻回して形成され、リアクトル１６を流れる
主、副溶接直流Ia，Isの電流の向きが異なるた
め、主、副溶接直流Ia，Isにより相互に打消合う
磁束が発生する。

したがつて、アーク起動時には、リアクトル１
６の一端からタツプ端子tbまでのインダクタンス
および他端からタツプ端子tbまでのインダクタン
スが、両溶接直流Ia，Isのいずれか一方のみが流
れるときより減少するとともに、両溶接直流Ia，
Isが電極１９に供給されるため、溶接負荷２２に
供給される溶接直流の電流は、アーク起動に十分
な大きさで立上りが急峻になり、良好なアーク起
動特性が得られる。

つぎに、アーク起動により溶接負荷２２を流れ
る電流が一定量まで増加し、定常アークに移行す
ると、駆動装置２９による整流器１５の点弧駆動
が停止する。

そこでアーク起動後は、整流器１５からリアク
トル１６への整流出力が遮断され、副溶接直流Is
が供給されなくなる。

そして主溶接直流Iaのみが流れるため、主溶接
直流Iaに対するリアクトル１６のインダクタンス
がアーク起動時より増加し、これにより良好な定
常アーク特性が得られ、電極１９が母材２０に短
絡するときの短絡電流の過大が防止されるととも
にリツプル成分の増加が防止されてアークが安定
する。

したがつて、前記実施例によると、アーク起動
時には整流器１４，１５の整流出力を共にリアク
トル１６に供給し、リアクトル１６のインダクタ
ンスを減少させて良好なアーク起動特性のアーク
起動が行なえるとともに、アーク起動後には、整
流器１５の整流出力のリアクトル１６への供給を
遮断し、リアクトル１６のインダクタンスを増加
させて良好な定常アーク特性で溶接が行なえ、１
個のリアクトル１６を用いてアーク起動特性と定
常アーク特性とを共に良好にし、良好な溶接ビー
トを形成して最適なアーク溶接が行なえ、たとえ
ば溶接ロボツトの場合には、ビートの長さが均一
になるとともに、ロボツトへのスパツタの付着が
防止される。

〔考案の効果〕

したがつて、この考案の直流アーク溶接機によ
ると、整流出力遮断手段の動作により、アーク起
動時にのみ第２整流器１５の整流出力を直流リア
クトル１６に供給し、アーク起動後には整流器１
５の整流出力のリアクトル１６への供給を遮断す
るため、アーク起動時にはリアクトル１６のイン
ダクタンスが減少して良好なアーク起動特性を得
ることができるとともに、アーク起動後にはリア
クトル１６のインダクタンスが増加して良好な定
常アーク特性を得ることができ、アーク起動を良
好にして確実なアーク起動を行なうとともにスパ
ツタの過大を防止し、かつアークを安定にするこ
とができ、良好な溶接結果を得ることができ、と
くに溶接ロボツトに適用して良好な結果が得られ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の直流アーク溶接機の１実施
例の結線図、第２図は従来の直流アーク溶接機の
結線図、第３図は時間と接触抵抗、溶接負荷に流
れる電流それぞれとの関係説明図である。 １３……溶接変圧器、１４……第１整流器、１
５……第２整流器、１６……直流リアクトル、２
１……電流検出器、２２……溶接負荷、２７……
第１のゲート駆動装置、２９……第２のゲート駆
動装置。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 溶接変圧器の交流出力を整流する制御整流素子
   構成の第１，第２整流器と、 両端に前記両整流器の整流出力がそれぞれ入力
   されタツプ端子から消耗式電極および母材の溶接
   負荷に溶接直流を供給する直流リアクトルと、 前記溶接負荷を流れる電流を検出する電流検出
   器と、 前記第１整流器を常時点弧駆動する第１のゲー
   ト駆動装置と、 前記電流検出器の検出出力が所定値に達するま
   でのアーク起動時のみ前記第２整流器を点弧駆動
   する第２のゲート駆動装置と を備えた直流アーク溶接機。