JPH0352769A

JPH0352769A - 消耗電極式ガスシールドアーク溶接における交流アーク溶接方法およびその装置

Info

Publication number: JPH0352769A
Application number: JP18737789A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Mita; 常夫三田; Tsuneo Shinada; 常夫品田
Original assignee: Hitachi Seiko Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1989-07-21
Filing date: 1989-07-21
Publication date: 1991-03-06
Anticipated expiration: 2014-02-03
Also published as: JP2854613B2

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〕本発明は交流アーク溶接に係シ、特に消耗電極式ガスシ
ールドアーク溶接に好適な溶接方法トよびその装置Ｋ関
『る。

〔従来の技術〕

たとえば、特開昭５６−１６５５６４号公報に開示され
ている技術にかいては、極性として電極（以下、ワイヤ
と呼ぶ）をプラス、母材をマイナ電流期間を変えること
によって平均溶接電流値を変える。この結果、ワイヤの
先端に形威される溶滴をピーク電流期間に同期して溶融
池へ移動させることかでき、スパツタの少ない溶接をす
ることができた。

また、上記した従来技術にかいて、平均溶接電流値が小
さいときのアークの安定性をさらに改善するため、特開
昭５９−１５０６７２号公報では、第１のパルス電流に
よって溶滴をワイヤ先端から離脱させるとともに、第２
のパルス電流によって第１のパルス電流によって生じる
給電チップへのワイヤの焼付きを防止することによう、
溶接部の品質を低下させるアーク切れを生じないように
していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ワイヤをプラス、母材をマイナスとするいわゆる逆極性
で溶接する場合、溶接電流値を大きくすると、陰極点は
ワイヤ先端のほぼ真下の母材表面上に形成され、アーク
はほぼ真直となる。一力、溶接電流値を小さくすると、
陰極点は母材表面上を広範囲に移動するため、アークも
母材表面上をふらつく。そして、アーク長が過度にのび
ると、アークは消弧し切れてしまう。

このため、上記した従来技術における前者では平均溶接
電流値を余ｂ小さ〈することができず、後者にかいても
、小電流範囲に釦ける有害なアーク切れを十分に防止す
ることができなかった。

本発明の目的は、小電流範囲におけるアークのふらつき
や有害なアーク切れを防止し、溶接作業？および溶接部
の品質を向上させることができる消耗電極式ガスシール
ドアーク溶接における交流アーク溶接方法およびその装
置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記した課題は、本発明の消耗電極式ガスシールドアー
ク溶接方法の出力特性例である第１図に示すように、ワ
イヤと母材との間に交流の出力を印加し、ワイヤをプラ
スにする期間ＴＩＦと、この期間ＴｍｐＫ＞ける出力レ
ベルとしてのワイヤの臨界電流値ようも大きい電流値Ｉ
ＭＦと、ワイヤをマイナス■する期間ＴｍｙＫ＆ける出
力レベルとしての臨界電流値ようも小さい電流値Ｉｒ＋
ｎの３条件を一定にしてかき、フイヤ送給量の増／減に
応じて期間ＴＩＮを短／長とすることにより解決される
。

〔作　　用〕

電流値Ｉ１１１Ｆが大きい期間Ｔｌ！ＩＰに贅いては、
陰極点がワイヤ先端のほぼ真下の母材上に形成される結
果、アークはほぼ真直となる。また、期間’ｌ’．ＮＫ
＞いては、電流値ＩＮＮは小さいが、陰極点がワイヤ先
端に形或される結果、同様に、アークはほぼ真直となる
から、アークのふらつきや、有害なアーク切れは発生し
ない。

また、期間ＴＩＮを変えることによう平均溶接電流値も
変わｂ，ワイヤの先端に形威される溶滴は期間Ｔ１ＩＩ
１？に同期して溶融池へ移動する。

〔実　施　例〕

第２図は、第１図の出力特性を実現するための溶接装置
の第１の実施例図である。

同図に３いて、１は商用周波数の交流を直流に整流する
入力側整流器。２はＭＯＳ−ＦＥＴで構交流のパルス幅
を制御するパルス幅制御回路。４は溶接トランスで、入
力側は上記入力側インバータに接続されている。５は溶
接トランス４の出力側に接続された出力側整流器で、上
記高周波交流を再び直流に変換する。６は出力側整流器
５で整流された直流出力を平滑にするための直流リアク
タ。７は電流検出器。８は交流溶接を行うため、７直流を再び交流に変換するための出力側インパータ。な
訃、出力側インバータ８は、期間Ｔ］ＩＩＰ設定器９と
、期間Ｔｍａ設定器１０で設定される矩形波発生器１１
からの信号に基づき、駆動回路１２によう制御される。

１３、１４は電流設定器で、出力側インパータ８が出力
する電流値Ｉｍｐｊ？よび電流値ＩＢＭを設定するため
のものである。１５は切換スイッチで、矩形波発生器１
１からの信号によシ、電流設定器１３と期間ＴＲｍ’設
定器９が、ｔｆｃ電流設定器１４と期間ＴＩＮ設定器１
０がそれぞれ同期するようにして、電流設定器１３、１
４を誤差増幅器１６を介してパルス幅制御回路３に接続
する。

なお、誤差増幅器１６には電流検出器７が接続されてお
ｂ、溶接時、誤差増幅器１６は電流検出器７によυ検出
した電流値と、電流設定器１３、１４によυ設定された
電流値ＩｍｐｘＩｍｙとを比較し、電流検出器７を流れ
る電流値の平均値が電流値ＩｍｐｚＩｒ＋ｎに対応する
電流値になるよ誤差増幅器１６は、出力側インバータ８
の出力特性が定電流特性となるようにパルス幅制御回路
３を制御する。

１７は出力側インバータ８の出力側の端子に接続された
電圧検出回路。１８は溶接をするときの電圧値を設定す
るための電圧設定器で、比較器１９を介して期間ＴＩＮ
設定器１０に接続されている。そして、電圧設定器１８
により電圧値Ｖを設定すると、設定された電圧値Ｖに対
応する期間ＴＩＩＩが期関ＴＩＭ設定器１０に設定され
る。なｋ，期間Ｔｉｎは、第３図に示すように、電圧値
Ｖに対して４指数関数的に変化するようになっている。

１９は比較器で、溶接時、電圧検出回路１７で検出した
検出値と、設定された電圧値Ｖとを比較し、両者が一致
するように期間ＴＩＮ設定器１０を制御する。

２０はワイヤ。２１はワイヤ２０を送給するローラ。２
２はモータで、モータ制御回路２３により制御される。

２４はモータ制御回路２３に接続されたワイヤ送給量設
定器。２５は母材である。

なシ、ｍ４図ないし第５図は上記した電圧検出回路１７
の一例を示すもので、第４＠はコンデンサのピーク充電
波形によシ期間Ｔｉｐ％１Ｉにおけるワイヤ２０と母材
２５間の電圧ＶＩＩＩＰ％ＶＩｌｌを個別に検出する例
を示す。また、第５図は電圧Ｖｍｐ％ｖ］ｌｌＭの平均
値を検出する例を示すものである。

以下、動作について説明する．溶接に先立ち、電流設定器１３，１４および期間Ｔ鳳Ｐ
設定器９により％電流値ＩｍｐｑＩｍｘおよび期間Ｔｉ
Ｐを定める。また、電圧設定器１８によＪＩＪ［圧値Ｖ
（上記したように、同時に期間ＴＩｎＮも決まる）を、
ワイヤ送給量設定器２４によりワイヤ２０の送シ量を設
定する。

溶接時、期間ＴＩＦに同期してワイヤ２０の先端に形成
される溶滴が溶融池へ移行し、期間ＴｌｗＫ＆いてアー
クの維持かよび若干の溶滴形或が行なわれる。そして、
いづれの期間にシいても、アークはほぼ真直となる。

また、たとえばアーク長がのびたとき、すなわち、電圧
検出回路１７が検出した出力側インバータ８の出力端子
電圧値が電圧設定器１８に設定された電圧値よｂも大き
くなると、比較器１９は期が短くなったときには、逆に
期間ＴＩＮを短くするから、アーク長は一定に保たれる
。

第１表はＬ．　２１１ＥＩＩＩφのメタルフラツクスコ
アドワイヤを用いて、シールドガスとしてＡｒガス８０
φ＋ＣＯｚガス２０’％の交流溶接を行った場合の一例
である。

第１表電流Ｉｒ＋ｐｓＩｍＭ＄Ｐよび期間ＴＩＩＩＰを一定と
し、ワイヤ送給量に応じて期間ＴｍＮを変化させること
によう，いずれのワイヤ送給量に３いても良好な結果を
得ることができた。

１１なお、本実施例においては、電圧設定器１８を１個とし
たが、たとえば第４図に示す電圧検出回路１７のように
′屯圧ＶＩｍ１％ＶＩＮの両者を検出できるものと２個
の電圧設定器１８とを組合わせ、それぞれに対応する電
圧を設定するようにしてもよい。

また、出力端子晟圧を一定に保つための制御対象は期間
Ｔｌｌｌｌｉに限られるものではなく、期間ＴＩｎＰ１
覗流Ｉｍｐあるいは電流ＩＮＮのいづれかを制御するよ
うにしても同様の効果を碍ることができる。さらに、電
圧Ｖ　Ｂ　Ｐ　ｓ　Ｖ　Ｍ　Ｎの両者を検出する場合、
九゛とえば電圧ＶＩＰで期間ＴＩＩｉＮを、電圧■ＢＭ
で電流Ｉｍｐを制御するようにしてもよい。

第６図は本発明による溶接装置の第２の実施例図である
。なか、弟２図と同じものは同一の符号を付してある。

同図に訃いて、３１、３２は電圧設定器で、出力側イン
バーク８が出力する電圧値Ｖｉ＋ｐ＆よび切換スイッチ
１５は、矩形波発生器１１からの信号により１電圧設定
器３１と期間Ｔ１ｃｐ設定器９が、また、電圧設定器３
２と期間ＴＩＩＩＮ設定器１０がそれぞれ同期するよう
にして電圧設定器３１、３２をパルス幅制御回路３に接
続する。すなわち、出力側インバータ８の出力特性は定
電圧特性にしてある。

また、ワイヤ送給量設定器２４は期間ＴＩＮ設定器１０
に接続されて＞Ｂ，ワイヤ送給量を設定すると、第７図
に示すように、期間Ｔｉｎが略指数関数的に変化するよ
うになっている。

以下、動作について説明する。

溶接に先立ち、電圧設定器３１、３２および期間ＴＩＦ
設定器９およびワイヤ送給量設定器２４によシ、電圧値
ＶＩＰ％ＶＩＮ％期間Ｔｍｐ＞よびワイヤ送給量を定め
る。なか、上記したように、ワイヤ送給量を設定するこ
とにより期間ＴＩＩＩＮも設定される。

溶接時、期間ＴＩＦに同期してワイヤ２０の先端に形成
される溶滴が溶融池へ移行し、期間ＴｉＮにおいてアー
クの維持シよび若干の溶滴形威が行なわれ、いづれの期
間にかいても、アークはほぼ真直になる。

また、出力側インバータ８の出力特性は定電圧特性であ
るから、電源特性に起因するアーク長の自己制御作用に
よシ、アーク長はほぼ一定となる。

第２表は０．　９　ｗＩＬｔｉ３の軟鋼ソリッドワイヤ
を用いて、シールドガスとしてＡｒガス８０％＋ＣＯｚ
ガス２０優の交流溶接を行った場合の一例である。

第２表電圧Ｖ　Ｉ　ｐ，Ｖ　ｙｎ　ｗ＞ヨび期間ＴＩＩＩＰを
一定とし、ワイヤ送給量に応じて期間Ｔｍａを変化させ
ることによう、いづれのワイヤ送給量にトいても良好な
結果を得ることができた。

なｋ１本実施例に訃いては、ワイヤ送給童設定器２４と
期間ＴＩｃ）ｉ設定器１０とを接続し、ワイヤ送給量の
設定値に連動して期間ＴＥＮの値が変わるようにしたが
、たとえば、第６図の関係をデータシートとして準備し
ておき、個別に設定するようにしてもよいことは言うま
でもない。

第８図は本発明による溶接装置の第３の実施例図である
。なか、第２図と同じものは同一の符号を付してある。

同図において、３５は電流設定器で、出力側イ／バータ
８が出力する電流値Ｉｄを設定するものである。なお、
電流値Ｉｄは、第９図ないし第１０図に示すように、電
流値Ｉ′Ｅｐから漸減する値あるいは電流値ＩＥＰよシ
も小さい値（ただし、いづれもワイヤはプラス）で、期
間Ｔｄ設定器３６で設定される期間Ｔｄだけ流れる。

３７は切換スイッチで、矩形波発生器１１からの信号に
よシ、電流設定器１３と期間Ｔｇｐ設定器９が、電流設
定器３５と期間Ｔｄ設定器３６が電流設定器１４と期間
ＴＥＮ設定器１０がそれぞれ同期するようにしている。

以下、動作について説明する。

溶接に先立ち、電流設定器１３．３５．１４＄１−よび
期間ＴＥＰ設定器９、期間Ｔｄ設定器３６によシ、電流
値Ｉｚｐ＋Ｉｄ＋ＩＩＤＮν工び期間Ｔｘｐ＋Ｔｄ６定
める。また、電圧設定器１８Ｋよク電圧値■を、ワイヤ
送給董設定器２４によクワイヤ送給量を設定する。

溶接時の動作については、上記第１の実施例とほぼ同じ
であるから、第１の実施例と異なる点のみ説明する。す
なわち、第３の実施例においてはアーク音が低減すると
ともに、アークの安定性がよシー層向上し、溶接作業性
が向上する。

第３表は、０．９馴φの軟鋼ソリッドワイヤを用いて、
シールドガスＡｒガス１００−のミグ交流溶接を行った
場合の一例であシ、上記した第１表ないし第２表の場合
と同様に良好な結果が得られなお、第８図において２点
鎖線で示すように、出力レベルの設定器５１およびその
設定値に応じたワイヤ送給量、出力電圧ｖ１期間ＴＥＮ
の設定値を指令する関数発生器５２を設けると、溶接条
件の一元設定が可能となる。

なお、この第３の実施例においては電流値Ｉｄをスロー
プ状あるいは階段状に変化させたが、上記した第２の実
施例に訃いても、期間Ｔｄ設定器および期間Ｔｄにおけ
る電圧を設定する電圧設定器を付加し、電圧値をスロー
プ状あるいは階段状に変化させれば同様の効果を得るこ
とができる。

さらに、上記した第１ないし第３の実施例に釦いては、
出力側インバータ８の出力特性を定電流あるいは定電圧
特性に因定したが、例えば、ＥＰ期間を定電圧特性に、
ＥＮ期間を定電流特性にするようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、消耗電極式ガス
シールドアーク溶接においてワイヤをプ２スにする期間
とその期間における出力レベル釦４．よびワイヤをマイナスにする期間の出力レベルｋ一定と
し、ワイヤ送給量の増／減に応じてワイヤをマイナスに
する期間を短／長とする交流出力をワイヤと母材間に印
加するから、小電流範囲まで溶接が可能で、しかも、ワ
イヤをプラスにする期間に同期してワイヤ先端に形成さ
れる溶滴を溶融地へ移行させることができる。また、小
電流範囲にかいても有害なアーク切れや、アークのふら
つきは発生しない。

従って、溶接作業性および溶接部の品質を向上させるこ
とができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による消耗電極式ガスシールドアーク溶
接方法の出力特性例。第２図は溶接装置の第１の実施例
図。第３図は第１の実施例に釦ける電圧値Ｖと期間ＴＥ
Ｎとの関係を示す図。第４図、第５図は第１の実施例に
おける電圧検出回路の例。第６図は溶接装置の第２の実
施例図。第７図は第２の実施例におけるフイヤ送給量と
期間ＴＩＮとの関係を示す図。第８図は溶接装置の第３
の実施例図。第９図、第１０図は第３の実施例における
特性の説明図である。１・・・入力側整流器、　　２・・・Ｍ　０　８　−　
Ｆ　Ｅ　Ｔ　．３・・・パルス幅制御回路、　４・・・
溶接トランス、５・・・出力側整流器、　７・・・電流
検出器、　８・・・出力側インパータ、　　９・・・期
間Ｔｉｐ設定器、１０゜゜゜期間ＴＩＣＮ設定器、　１
３，１４．３５・・・電流設定器、　　１５・・・切換
スイッチ、１６・・・ｗＡ差増幅器、　　１７・・・電
圧検出一路、　　１８，３１．３２・・・竃圧設定器、
　１９・・・比較器、２０・・・ワイヤ、　　２４・・
・ワイヤ送給址設定器、２５・・・母材、　３６・・・
期間Ｔｄ設定器。

Claims

【特許請求の範囲】１、電極をプラスにする期間と電極をプラスにする期間
の出力レベルおよび電極をマイナスにする期間の出力レ
ベルを一定とし、電極送給量の増／減に応じて電極をマ
イナスにする期間を短／長とする交流出力を電極と母材
間に印加することを特徴とする消耗電極式ガスシールド
アーク溶接における交流アーク溶接方法。２、電極をプラスにする期間を、出力レベルを一定にす
る期間と、この期間に連続し出力レベルが上記出力レベ
ルより小さい期間とで構成するようにしたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の消耗電極式ガスシール
ドアーク溶接における交流アーク溶接方法。３、あらか
じめ出力の端子電圧の値またはアーク電圧の値を定めて
おき、溶接時に出力の端子電圧またはアーク電圧を測定
して、この測定値があらかじめ定めた値と等しくなるよ
うに電極をプラスあるいはマイナスにする期間もしくは
電極をプラスあるいはマイナスにする期間における電流
値のうちの少なくとも１つを増減させることを特徴とす
る消耗電極式ガスシールドアーク溶接における交流アー
ク溶接方法。４、直流電源と、直流出力レベルを設定する少なくとも
２つの出力設定手段と、出力設定手段に接続され出力設
定手段の設定値により直流電源を制御する制御手段と、
直流出力を交流出力に変換する変換手段と、変換手段に
接続され電極プラス期間および電極マイナス期間を設定
する期間設定手段とからなり、期間設定手段と出力設定
手段とを同期させたことを特徴とする消耗電極式ガスシ
ールドアーク溶接における交流アーク溶接装置。５、直流出力レベルの出力設定手段が電圧設定手段であ
り、直流電源の出力特性が定電圧特性であることを特徴
とする特許請求の範囲第４項記載の消耗電極式ガスシー
ルドアーク溶接における交流アーク溶接装置。６、直流出力レベルの出力設定手段が電流設定手段であ
り、直流電源の出力特性が定電流特性であるとともに、
出力の端子電圧またはアーク電圧の値を一定に保つ手段
を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
消耗電極式ガスシールドアーク溶接における交流アーク
溶接装置。７、電極プラス期間と電極マイナス期間とにおける直流
電源の出力特性が異なることを特徴とする特許請求の範
囲第４項記載の消耗電極式ガスシールドアーク溶接にお
ける交流アーク溶接装置。８、電極送給量、出力の端子電圧あるいは電極マイナス
期間のうちの少なくとも２つと、直流出力レベルの出力
設定手段とを連動させたことを特徴とする特許請求の範
囲第４項ないし第７項のいづれかに記載の消耗電極式ガ
スシールドアーク溶接における交流アーク溶接装置。