JPH0435007Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、交流電源から直流電力に変換する制
御整流装置を位相制御して、外部出力特性に垂下
特性を持たせた直流アーク溶接機に係り、特に被
覆溶接棒と母材との溶着等の短絡時に、短絡電流
を増加させるべく制御し得る直流アーク溶接機に
関する。

「従来の技術」 従来、この種の直流アーク溶接機は、第４図に
示す如く、制御整流装置１が交流電源９の交流を
直流に変換すると共に、溶接出力端子１０，１０
から被覆溶接棒と母材とに供与されるアーク電流
をアーク電流検出回路２が検出し、該検出値V₁
をアーク電流設定回路４で検出レベルの調整をさ
せた後、点弧回路３で基準電圧出力回路５の基準
電圧V₃と比較し、この比較結果に基づいて点弧
回路３が制御整流装置１を位相制御するようにな
つている。つまり、第５図に示す如く、基準電圧
出力回路５は、交流電源９の交流波形と同期した
ランプ電圧を基準電圧V₃として出力する。点弧
回路３では、上記基準電圧V₃と、アーク電流の
値に比例して変化するアーク電流設定回路４の出
力電圧V₂とを比較し、基準電圧V₃が出力電圧V₂
を越えた時点で点弧パルスV₄を出力し、交流電
源９の交流出力に対して点弧パルスV₄の位相の
変化に応じて制御整流装置１から出力電圧V₆が
出力されるように位相制御するものである。この
位相制御により溶接出力端子１０，１０の外部出
力特性は、第６図に示す如き垂下特性を呈し、か
つアーク電流設定回路４のレベル調整率を可変さ
せれば、出力電波をI₃からI₄の範囲で自由に設定
できるようになつている。

そして、溶接作業中に、頻繁に発生するアーク
電圧の急激な変動に対して、位相制御の追従性が
良好であるから、例えば溶接棒と母材とが短絡し
ても、急激に増加しようとする短絡電流をアーク
発生時のアーク電流値に近い値まで瞬時に引き下
げることができる。この結果、再アーク発生の時
点での電流は、上記アーク電流値になるように抑
制されるために、アーク力が低く、従つてスパツ
タの発生が少ない、通常ソフトアークと呼ばれて
いる良質のアークによつて溶接作業が行われる。
逆に、大電流によつて再アークを発生をさせる形
式にあつては、強力アークと呼ばれ、強力なアー
ク力のために溶融金属が飛散してスパツタが多く
なり、溶接ビートの外観が荒れて、一端には敬遠
されているのが現状である。従つて、従来の直流
アーク溶接機は、スパツタの低減のために、ソフ
トアークにより溶接を行うべく設計されていた。

「考案が解決しようとする問題点」 しかし、上記の如きソフトアークのみによる溶
接では、現場作業での多種多様な要求には応じら
れない場合が多々ある。

例えば、溶接作業中に、溶接棒と母材との短絡
が頻繁に発生するが、ソフトアークによると、短
絡電流が上記の如くアーク電流と同じ値に抑制さ
れるために、その短絡部を飛散させ得るだけのア
ーク力が発生せず、溶接棒と母材とが溶着し、ア
ークが中断してしまうことがある。

特に、立向溶接の場合は、通常低電流領域で行
われるのに加え、溶融金属が溶接棒の電弧端に形
成された保護筒内に停留しやすく、又肥大化しや
すいために、これを飛散させ得るアーク力を有し
ないソフトアークでは、上記の問題点の発生頻度
が一層高いものであつた。

「考案が解決しようとする課題」 そこで、本考案は上記事情に鑑み、通常のアー
ク発生中の溶接作業にあつては、溶接棒や母材な
どによる溶接条件に見合うアーク電流で、つまり
ソフトアークにより溶接作業をし、再アークを発
生させる時など溶接棒と母材とが短絡した時に、
アーク電流より高い値の短絡電流で、その短絡部
を飛散させ得るだけのアーク力を生じせしめて、
溶接棒と母材との溶着の発生や、アーク切れなど
を効果的に防止できる直流アーク溶接機を提供す
ることを目的とする。

「考案が解決しようとする手段」 本考案は、上記目的を達成するために、交流電
源から直流の溶接電力を得るための制御整流装置
と、該制御整流装置から出力されるアーク電流を
検出するアーク電流検出回路と、アーク電流検出
回路による検出値をアーク電流値の可変調整が可
能にレベル調整を行うアーク電流設定回路と、ア
ーク電流設定回路の出力値を基準値と比較させる
べく該基準値を出力する基準電圧出力回路と、該
基準電圧出力回路の基準値とアーク電流設定回路
の出力値とを比較してこの比較値に基づき上記制
御整流装置を位相制御させるための点弧回路とか
ら成る直流アーク溶接機において、アーク電流よ
り高い電流値を設定するための短絡電流設定回路
を有し、上記アーク電流設定回路及び短絡電流設
定回路と点弧回路との間に、該アーク電流設定回
路と短絡電流設定回路とを切替える切替回路を設
け、かつ該切替回路には、制御整流装置の出力端
子相互間に組込まれてかつ出力端子間の電圧値に
基づき短絡状態を検出すると上記アーク電流設定
回路から短絡電流設定回路に切替え制御させるた
めの短絡検出回路を接続させた直流アーク溶接機
を特徴とするものである。

「作用」 本考案は、上記手段において、通常のアーク発
生中においては、アーク電流設定回路によつて予
め設定した値のアーク電流を出力するように制御
整流装置が点弧回路で位相制御され、溶接棒と母
材とが短絡すると、これを短絡検出回路が検出し
て、切替回路を短絡電流設定回路側に切替え動作
させ、短絡電流設定回路によつて設定した値の短
絡電流を出力するように制御整流装置を点弧回路
が位相制御するようにしたものである。

「実施例」 以下に、本考案に係る直流アーク溶接機の一実
施例を図面に基づき説明する。第１図はその一実
施例を示し、第４図の従来例の直流アーク溶接機
と同一部分は同一符号を付して説明する。上記点
弧回路３とアーク電流設定回路４との間に切替回
路８を挿入する。つまり、切替回路８の一方の切
替端子ａに上記アーク電流設定回路４を接続し、
切替回路８の他方の切替端子ｂには短絡電流設定
回路７を接続する。短絡電流設定回路７は、第２
図に示す如くアーク電流と同じ値I₁からそれより
高い値I₂までの範囲内で自由に短絡電流を設定で
きるようになつている。上記切替回路８には短絡
検出回路６を接続する。短絡検出回路６は、溶接
出力端子１０，１０間に介在されて、溶接棒と母
材との接触等短絡で、溶接出力端子１０，１０間
の出力電圧が、第２図に示す如く予め定めた一定
値V₀以下に降下した時に検出動作をするように
なつており、又切替回路８を切替え動作させるた
めの駆動回路をも含んでいる。

上記構成において、通常のアーク発生中にあつ
ては、溶接出力端子１０，１０間の出力電圧が一
定値V₀以上になつていて、短絡検出回路６には
短絡の検出がされずに、切替回路８が切替え動作
をしないためにアーク電流設定回路４が切替回路
８を介して点弧回路３に接続されている。従つ
て、従来と同様に、アーク電流の値をアーク電流
検出回路２で検出し、検出信号V₁をアーク電流
設定回路４が予め設定したレンジで、つまり調整
率でレベル調整した後、その出力値V₂が切替回
路８を介して点弧回路３に供与され、点弧回路３
では、上記出力値V₂と基準電圧出力回路５から
出力される基準電圧V₃と比較し、この比較結果
により制御整流装置１を位相制御して、溶接出力
端子１０，１０から溶接棒と母材とに供与される
アーク電流を上記アーク電流設定回路４によつて
設定した値に保持させる。

一方、第２図及び第３図に示す如く、溶接棒と
母材とが接触するなどして短絡し、これにより溶
接出力端子１０，１０間の出力電圧が一定値V₀
以下に降下すると、これを短絡検出回路６が検出
して切替回路８を切替え動作させ、上記点弧回路
３には新たに切替回路８を介して短絡電流設定回
路７が接続されるように切替わる。従つて、点弧
回路３は、切替回路８を介して短絡電流設定回路
７から設定値V₂′を受けて、該設定値V₂′と基準
電圧V₃との比較結果に基づき制御整流装置１を
位相制御し、溶接出力端子１０，１０から溶接棒
と母材との間に供与される短絡電流を短絡電流設
定回路７で設定した値になるようにする。短絡電
流設定回路７は、母材の材質など各種の溶接条件
に応じてアーク電流と略同じ値I₁からそれより高
い値I₂の範囲内で短絡電流を自由に設定してお
く。短絡電流によつて溶接棒と母材との短絡部が
飛散するなどして、再び通常のアークが発生する
と、短絡検出回路６の短絡検出がなくなるので、
切替回路８が復帰動作をし、上記の如く点弧回路
３にアーク電流設定回路４からの出力値V₂が供
与されて、該出力値V₂と基準電圧V₃との比較結
果で制御整流装置１を位相制御し、溶接棒と母材
とには、アーク電流設定回路４で設定したアーク
電流が供与されることになる。

「考案の効果」 以上の如く、本考案に係る直流アーク溶接機に
よれば、通常のアーク発生中の溶接作業にあつて
は、溶接棒や母材などによる溶接条件に見合うア
ーク電流で溶接作業をし、再アークを発生させる
時など溶接棒と母材とが短絡した時に、アーク電
流より高い値の短絡電流で、その短絡部を飛散さ
せ得るだけのアーク力を生ぜしめて、溶接棒と母
材との溶着の発生やアーク切れなどを効果的に防
止できる。

また、再アークを発生させる時の電流が大きい
と、アーク柱の急膨張のために、母材の溶融池が
下方に押し下げられ、従つてソフトアークに比べ
て同じアーク電流値においても、溶け込みが深く
なり、運棒の速度、つまり溶接作業の速度を上げ
ても必要な溶け込み深度が得られて便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る直流アーク溶接機の一実
施例を示すブロツク図、第２図は第１図の直流ア
ーク溶接機の時間に対する出力電流の波形図、第
３図は第１図の直流アーク溶接機の外部出力特性
図、第４図は従来の直流アーク溶接機のブロツク
図、第５図は第４図の直流アーク溶接機の各回路
の出力波形図、第６図は第４図の直流アーク溶接
機の外部出力特性図である。 １……制御整流装置、２……アーク電流検出回
路、３……点弧回路、４……アーク電流設定回
路、５……基準電圧出力回路、６……短絡検出回
路、７……短絡電流設定回路、８……切替回路、
９……交流電源、１０……溶接出力端子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 交流電源から直流の溶接電力を得るための制御
   整流装置と、該制御整流装置から出力されるアー
   ク電流を検出するアーク電流検出回路と、アーク
   電流検出回路による検出値をアーク電流値の可変
   調整が可能にレベル調整を行うアーク電流設定回
   路と、アーク電流設定回路の出力値を基準値と比
   較させるべく該基準値を出力する基準電圧出力回
   路と、該基準電圧出力回路の基準値とアーク電流
   設定回路の出力値とを比較してこの比較値に基づ
   き上記制御整流装置を位相制御させるための点弧
   回路とから成る直流アーク溶接機において、アー
   ク電流より高い電流値を設定するための短絡電流
   設定回路を有し、上記アーク電流設定回路及び短
   絡電流設定回路と点弧回路との間に、該アーク電
   流設定回路と短絡電流設定回路とを切替える切替
   回路を設け、かつ該切替回路には、制御整流装置
   の出力端子相互間に組込まれてかつ出力端子間の
   電圧値に基づき短絡状態を検出すると上記アーク
   電流設定回路から短絡電流設定回路に切替え制御
   させるための短絡検出回路を接続させたことを特
   徴とする直流アーク溶接機。