JPH039829B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアーク溶接機のアーク長制御装置に関
し、特に、パルス電流を用いて駆動されるアーク
溶接機のアーク長制御装置に関するものである。

アーク溶接機の分野においては、アーク柱に供
給される電力がアーク長の関数であるということ
がすでに知られている。従つて、アーク炉やアー
ク溶接機或いはアークランプのような機械を作動
させるアークを用いる際に良好な結果を得るため
には、機械の離間した要素の間隔、すなわちアー
クが形成される間隔を調整し及び制御することが
否応なしに必要である。機械を作動させている間
に、これらの要素の一方又は両方が消耗するとき
には、この制御が特に必須のものとなる。

アーク溶接機の場合には、溶接の品質と均一性
が直接この距離に依存しているので、１以上の電
極と溶接すべき金属部分との間の距離を常に一定
の値に制御することが必要となる。

アーク溶接機を使用する際に不可欠である電気
アーク長の制御を確実にするために、現在までア
ーク電圧の電圧降下を測定するということが提案
されてきている。それは、電圧降下の値がアーク
長の関数であるということがすでに知られている
からである。また、アーク溶接機におけるアーク
電極を監視してこの値を一定に保つことも提案さ
れている。

アーク電圧降下を測定するために、通常は、１
以上のワイヤによつて、アークの端部近傍で電圧
プローブをアーク電源に接続している。アークを
得るための電源供給線内に測定ループを設ける必
要があるこの方法はいくつかの大きな欠点を有し
ている。これら欠点の中で、まず最初に述べてお
くべきことは、電圧プローブがアーク電源から電
気的に絶縁されていないということである。アー
ク発生機械を高電圧下で作動させたり、或いはア
ーク供給電流がフローテイングであるときには、
これにより非常に厳しい問題が生ずる。他の大き
な欠点として述べておくべきことは、特にアーク
電流が大きな変動を受けるようなときには、測定
ループがループ中に生ずる寄生電圧に悩まされる
ということである。

現在まで用いられている慣例の方法における他
の大きな欠点は、アーク電圧降下の正確な値を得
ることがむずかしいということである。それは、
測定ループによつて得られる値が、事実上、次に
掲げる電圧降下の和であるからである。

(1) 実際のアーク柱の電圧降下 (2) 陰極と陽極との間の電圧降下 (3) 電極及び測定ループに含まれる電源供給回路
部分の抵抗分による電圧降下 (4) 例えば測定ループを工業用アーク炉に用いる
場合には、三相電流供給回路内の電流の各位相
間における相互インダクタンスに起因する誘導
電圧 (5) 測定ループ内に生ずる寄生電圧。

アーク長の関数であるアーク柱電圧降下以外の
これら電圧降下の測定及び／又は決定が非常に難
しく、従つて、アーク柱電圧降下を、測定ループ
によつて得られた値から分離することは非常に難
しい。何故ならば、測定ループによつて得られた
この値が、しばしば全測定電圧に対して非常にわ
ずかであるからである。

アーク溶接機に交流、変調電流、あるいはパル
ス電流が供給される場合には、電極と被溶接金属
間に形成されたアークが可聴音響信号を生成する
ことが知られている。また、アークによつて得ら
れた音響信号の振幅が、アーク柱に供給される電
力の時間に関する導関数に比例するということが
知られている。

この理論的な認識から、アーク溶接作業におけ
るいくつかのパラメータを制御するため、アーク
によつて発生した音響信号の振幅を検出し、その
検出した値を用いるということは既に提案されて
いる。

一例として、三井造船株式会社に付与され、
1976年４月４日に発行された英国特許第1430824
号には、アークによつて発生する音の強さを測定
することによりアーク溶接機の動作を制御し、そ
のようにして測定された音の強さが異常に変動し
たかどうかを検出し、そのように検出された異常
な音に応動して溶接機のいくつかの溶接特性を動
作させるという方法が開示されている。アーク柱
によつて発生する音響信号の強さを測定すること
によつて制御可能であるという上述の英国特許の
パラメータは、溶接スピード、即ち溶接される金
属加工片に関連して電極を移動させるスピード、
プラズマ溶接機を用いる場合にはプラズマガス流
量、溶接電流の強さ及び金属ワイヤの供給速度で
ある。

この英国特許は、非常に広い理論的な原理に関
係しており、その実際の具体例に関係しておら
ず、その英国特許には、アーク長制御が良好な溶
接を得るための基本的な条件であるのにもかかわ
らず、アーク長を制御するために、アークによつ
て発生する音響信号を利用できるということが述
べられていない。また、この特許には、溶接作業
中に引き起こされる異常な動作を検出してそれを
修正するためにのみ、アーク柱によつて発生する
音の強さを検出するということが提示されている
だけであり、アークにより発生する音響信号を利
用して、かかるアーク溶接機を常時積極的に制御
するために、アーク柱によつて発生する音を利用
できるということが述べられていない。

本発明の目的は、パルス電流により駆動される
アーク溶接機のアークから発生する音響信号に基
づいてアーク長を制御するようにしたアーク溶接
機のアーク長制御装置を提供することにある。

アーク柱によつて発生する音響信号の振幅が、
このアーク柱に供給される電力の時間に関する導
関数に直接比例し、またアーク柱に供給される電
力がこのアーク長の関数であれば、アーク柱によ
つて発生する音響信号の振幅がまたアーク長の関
数であるという点に基づいて本発明がなされたも
のである。従つて、アーク溶接機を積極的に操作
する際の基本的なパラメータであるアーク長、す
なわち、複数の要素間で形成されるアーク長を、
それら要素のいずれか１つを調整するために、ア
ーク溶接機を作動させているときにアークによつ
て発生する音響信号の振幅を測定することによつ
て、及び、そのようにして測定された値を用いて
制御することができる。

本発明は、パルス電流によつて作動するガス−
タングステンアーク溶接機における被溶接金属片
と電極との間に発生する電気アークの長さを制御
する装置において、 電流のパルスによつて前記アーク溶接機から普
通に発生する音響信号を検出する手段と、 そのようにして検出された各パルスの音響信号
の振幅を積分する手段と、 前記パルスの振幅と比例した値で前記積分され
た信号を割算する手段と、 そのようにして割算された音響信号の振幅を、
前記電気アークの所望の長さに対応した可調整基
準振幅と比較して、その比較結果である差の代数
値を定めるとともに、当該代数値に比例した連続
した電気信号を生成する手段と、 そのようにして生成された連続した電気信号に
より調整される、前記電気アークの実長が前記所
望の長さと等しくなるまで、前記被溶接金属片に
対して前記電極を移動する装置と、を具備したこ
とを特徴とする。

以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明
する。

第１図は、パルス電流で作動するガス−タング
ステンアーク溶接機において、溶接される加工片
と電極との間に発生する電気アークの長さを制御
する本発明装置の一実施例を示す。

第１図において、電極２にはパルス電流が供給
され、その電極２と被溶接金属片３との間に発生
するアーク１からのアーク音をマイクロフオン４
で収音する。マイクロフオン４で収音された音響
信号はワイヤ５を介して制御回路６に供給され
る。電極２は、移動装置８のローラ９により移動
される。移動装置９は制御回路６からワイヤ７を
介して供給される信号により制御される。

制御回路６の詳細を第２図に示す。第２図を参
照するに、 マイクロフオン４により検出された音響信号を
積分器２８に供給する。積分器２８には、パルス
周波数２９を制御する装置によつて監視される自
動リセツト装置を設ける。積分器２８は各パルス
毎に検出された音響信号の振幅を積分し、その積
分値をデイバイダ３０に伝送する。デイバイダ３
０では、そのように積分された信号をパルス振幅
３１に比例した値で割算する。パルス振幅３１の
強さは、操作者または溶接機により調整可能であ
る。調整可能なパルスの周波数及び振幅を補償す
る２重の操作、すなわち積分と割算により、割算
した後に積分信号を得る。この積分信号がパルス
の調整とは無関係であり、従つて、所望のアーク
長に相当する可調整基準信号２２と積分信号との
差の代数値を決定し、この代数値に比例した連続
電気信号を得るため、コンパレータ２３によりデ
イバイダ３０からの信号の振幅を可調整基準振幅
を有する信号２２と比較することができる。アー
ク長が所望の値になるまで、溶接される加工片に
対して溶接機の電極を移動させるため、この電気
信号を、次いで、ワイヤ７を介して装置８に供給
する。

ここで、基準信号の振幅は、アーク１の所望の
長さの関数として、調整可能な可変抵抗によつて
調整することができる。電極２を垂直な一方向ま
たは他の方向へ移動させる装置８を、複数のロー
ラ９を作動させる直流モータで構成することがで
きる。

容易に理解できるように、コンパレータ２３が
電気信号を形成した時、すなわち換言すると、コ
ンパレータ２３がデイバイダ３０からの信号と基
準信号２２との差を検知した時にのみ、制御回路
６により移動装置８に電流を供給し、それにより
移動装置８を作動させる。実際、デイバイダ３０
からの信号が、所望のアーク長にそれ自身が相当
している基準信号２２と等しい時には、装置８
が、アーク１の実際の長さＬが所望のアーク長に
一致するようには動作しない。しかしながら、装
置８が制御回路６から正または負の信号を受け取
れば、信号の符号に対応して、アーク１の実際の
長さを増減するため、制御回路６によつて決定さ
れる代数値に比例して、装置８が自動的に電極２
を移動させる。これにより、アーク１の長さが所
望の長さになるまで、アーク１の実際の長さを増
減する。勿論、このような操作は自動的になされ
る。

以上説明したように本発明によれば、パルス電
流によつて駆動されるアーク溶接機のアークから
発生する音響信号を積分し、その積分結果を、供
給されるパルスの振幅に比例した値で割算し、そ
の結果を、所望のアーク長に応じて設定された振
幅を有する可調整基準信号と比較して、その比較
結果に応じて電極を移動してアーク長を制御する
ようにしたので、複雑な計算を実行したり、測定
が不正確となる電圧降下に基づいてアーク長を制
御する必要がなくなり、極めて正確かつ迅速なア
ーク長制御が可能となる。

また、本発明では、アーク溶接機に供給される
パルスの周波数及びパルスの振幅を手動により調
整できることを考慮し、操作者によつてパルスの
周波数及び／または強さが調整されても、積分と
割算という操作により、そのようなパルスの変化
がアーク長制御に影響を及ぼさないようにしてい
る。従つて、従来まで、AVC（arc voltage
control）の名称で知られ、かつ使用されている
電圧制御装置を、パルス電流の周波数や強さを調
整できるこの種装置とともに用いることができな
かつたので、実質的にパルス電流により駆動され
るアーク溶接機のアーク長制御が困難であつた
が、本発明により、正確にこの種溶接機のアーク
長が制御できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す概略構成
図、第２図はその制御回路の詳細例を示すブロツ
ク図である。 １……アーク、２……電極、３……被溶接金
属、４……マイクロフオン、６……制御回路、８
……移動装置、２３……コンパレータ、２８……
積分器、３０……デイバイダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パルス電流によつて作動するガス−タングス
   テンアーク溶接機における被溶接金属片と電極と
   の間に発生する電気アークの長さを制御する装置
   において、 電流のパルスによつて前記アーク溶接機から普
   通に発生する音響信号を検出する手段と、 そのようにして検出された各パルスの音響信号
   の振幅を積分する手段と、 前記パルスの振幅と比例した値で前記積分され
   た信号を割算する手段と、 そのようにして割算された音響信号の振幅を、
   前記電気アークの所望の長さに対応した可調整基
   準振幅と比較して、その比較結果である差の代数
   値を定めるとともに、当該代数値に比例した連続
   した電気信号を生成する手段と、 そのようにして生成された連続した電気信号に
   より調整される、前記電気アークの実長が前記所
   望の長さと等しくなるまで、前記被溶接金属片に
   対して前記電極を移動する装置と、を具備したこ
   とを特徴とするアーク溶接機の電気アーク長制御
   装置。