JPH0453620B2 - - Google Patents

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JPH0453620B2
JPH0453620B2 JP58177125A JP17712583A JPH0453620B2 JP H0453620 B2 JPH0453620 B2 JP H0453620B2 JP 58177125 A JP58177125 A JP 58177125A JP 17712583 A JP17712583 A JP 17712583A JP H0453620 B2 JPH0453620 B2 JP H0453620B2
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JP
Japan
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wire
current
circuit
arc
arc current
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JP58177125A
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English (en)
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JPS6072669A (ja
Inventor
Toshiharu Akega
Toshiaki Takuwa
Yoshihide Kondo
Kazuyoshi Kusano
Katsuyoshi Hori
Shigeyoshi Kawano
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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Priority to DE8484111468T priority patent/DE3482097D1/de
Priority to EP84111468A priority patent/EP0139249B1/en
Priority to KR1019840005903A priority patent/KR900000712B1/ko
Publication of JPS6072669A publication Critical patent/JPS6072669A/ja
Publication of JPH0453620B2 publication Critical patent/JPH0453620B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/10Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1093Consumable electrode or filler wire preheat circuits
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/124Circuits or methods for feeding welding wire

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は溶接装置に係り、詳しくは良好な溶
接を行うホツトワイヤTIG溶接装置を制御する制
御装置に関する。
アーク溶接の一種としてタングステン等の消耗
しにくい金属を電極としてイナートガスのシール
ド下で行うTIG溶接がある。この溶接は良好な溶
接ビードを形成し得る反面、溶接速度が遅く、こ
の点の改良が望まれている。このTIG溶接におけ
る溶接速度を向上させる方法として、溶接用線材
(ワイヤ)を溶接前にあらかじめ所定の温度に加
熱しておくホツトワイヤTIG溶接法が注目されて
いる。
第1図はホツトワイヤTIG溶接法で一般的に使
用されている機器の構成を示したものである。
TIGトーチ4のタングステン電極1と母材2を
直流垂下特性のアーク電源で接続し、タングステ
ン電極1を負極母材2を正極としてアルゴン等の
シールドガス中でアーク電源3によりアーク5を
形成する。リール11から送出したワイヤ6をこ
のアーク5に対して直接添加すれば通常のTIG溶
接であるが、ホツトワイヤTIG溶接法ではコンタ
クトチツプ7と母材2の間を直流あるいは交流の
ワイヤ電源9で接続し、ワイヤ送給装置10から
アーク発生部に送られるワイヤ6に直流あるいは
交流電流を流してジュール発熱させ、溶接前にこ
のワイヤ6を加熱することによりワイヤ6の溶融
速度を向上させるようにしている。この方法で問
題となるのはワイヤ電流によりアークに磁気吹き
現象が生じることである。すなわちワイヤ電流に
ワイヤ近傍に生じる磁界と、アーク電流による磁
界とが干渉し両者間に引力または斤力が生じてア
ークが振れ安定な溶接が出来なくなる。このため
ワイヤ電流はアーク電流の2分の1程度に制限さ
れ磁気吹きの影響を少なくして溶接できるワイヤ
の溶融速度は20g/分程度が限界であり、大幅な
溶接速度の向上はできない。このためワイヤ電流
によるアークの磁気干渉をなくしさらにワイヤ溶
融量を高める方法としてホツトワイヤスイツチン
グTIG溶接法が具体化されるようになつた。この
方法は第2図に示すようにアーク電流をパルス状
の方形波にし、アーク電流がピークAPの期間T1
の時にはワイヤへの通電は行なわず、アーク電流
が低くなるベース電流ABの期間T2の間だけワイ
ヤ電流WPを流して磁気吹きをなくし高溶着量を
得るようとするものである。これにより磁気吹き
の影響がほとんどなしに100g/分以上の溶融速
度が現在得られている。第3図は従来用いられた
ホツトワイヤスイツチングTIG電源の構成回路の
原理を示すもので大容量トランジスタ20を使用
したチヨツパ方式の電源を応用したものである。
この方式では大型の電源トランス21が必要とな
り、また大容量のトランジスタを多数使用しなけ
ればならず、それらの制御回路も複雑となり、結
果的には溶接機は大型で高価なものとなる。
このため発明者等は、第4図に示す装置を別途
提案している。すなわちこの装置は、アーク電源
用回路24に対して、アーク5と並列となるよう
2つのゲートターンオフサイリスタ(以下
「GTO」と略称する)23,25を相互に並列に
接続してスイツチングを行うよう構成した装置で
ある。なお、符号12は補助電源でありアーク5
を維持するためのものである。この装置におい
て、GTO1,GTO2ともにOFFの状態のときに
は第5図に示す如く電極1と母材2の間にアーク
電流が流れる。時間t1のときGTO1,23をON
するとアーク電流はワイヤ6に短絡されてワイヤ
電流WPを流しワイヤ加熱を行なう。さらに時間
t2でGTO2,25をON、GTO1,23をOFF
にすれば電流は電源側に短絡されてワイヤ電流、
アーク電流とも流れなくなる。次に時間t3
GTO2,25をOFFすれば再びアークが発生し
アーク電流が流れる。つまりワイヤに通電する時
間を変えることによりワイヤに印加される電力を
調整し、ワイヤの溶融速度がアーク電流とは別個
に制御できるように具体的に第4図に示すように
制御装置13により溶接中のワイヤ電流Iw、ワ
イヤ電圧Vwを検出しワイヤ電流力Pw=Iw×Vw
×(t2−t1)/Tを計算しこれに見合うワイヤ送
給速度VFが得られるよう送給モータ10aの回
転数を制御する。また逆にワイヤ送給速度VFに
見合うような電力が得られるように(t2−t1)の
時間を変えて制御することもできる。この装置は
以上の様に高性能を有するものであるが、反面2
つのGTOを必要とし、現実にはこの両者の動作
を同期化させるための制御機構が複雑で、高価な
ものとなる。
なおGTO1,23をt1〜t3期間ONし、GTO
2,25をt2〜t3期間ONすることによつても同
様に機能する。
この発明の目的は上述した問題点を除去しワイ
ヤに印加される電力の制御を容易に行えるホツト
ワイヤスイツチングTIG溶接装置を制御する制御
装置を提供することにある。
要するにこの発明は、アーク回路と並列する回
路に設けた大電流スイツチング素子をON−OFF
することによりアーク電流を周期的に添加ワイヤ
に分流させかつ電極とワイヤへの給電量を制御し
てワイヤを加熱してする溶接を制御するホツトワ
イヤスイツチングTIG溶接用制御装置において、
アーク電流とワイヤ電流との通電が重複しないよ
うに制御しかつワイヤの送給速度に対応して適正
ワイヤ印加電力を供給するようにワイヤ印加電力
供給時間を制御する回路と、この制御時間の変動
により変動した平均アーク電流と設定平均アーク
電流とを比較演算する回路と、この回路の演算結
果に基づいて平均アーク電流を設定平均アーク電
流と等しくするように制御する回路との3つの回
路を制御する装置を有することを特徴とするホツ
トワイヤスイツチングTIG溶接用制御装置であ
る。
以下この発明の実施例につき説明する。
第6図はこの発明になる前記3つの回路を制御
する装置を有するホツトワイヤスイツチングTIG
溶接装置である。この溶接装置自体は第4図に示
した装置のうちGTO2,25を除去したもの、
つまり一個のGTO23を、アーク5と並列とな
るようアーク電源回路24に接続したものであ
る。図中符号15はこの発明に係る制御装置であ
り、ワイヤ6の送給送度に必要なワイヤ加熱用電
流と、アーク形成に必要な電力とを、ワイヤの送
給速度が変化しても常に適正量供給するよう制御
する制御装置である。
以上のホツトワイヤスイツチングTIG溶接装置
を制御する制御装置の制御状態について次に説明
する。
第8図において、先ず平均アーク電流Iasの設
定30と、ワイヤの送給速度VFの設定31を行
い、この設定値に基づいて溶接開始32となる。
この場合ワイヤに対して現実に供給されている印
加電力Pwの検出33を行い、一方前記速度VFに
基づいて算出された適正印加電力PVFとの比較演
算34を行う。なおPw=Iw・Vw・Dw(Iw:ワ
イヤピーク電流、Vw:ワイヤピーク電圧、
Dw:後述する)である。この場合Pw=PVFであ
れば所定の電力がワイヤに印加されていることに
なるので、△P=Pw−PVFの比較演算34を行
い、かつ△Pの値の判断35を行い、△P<0の
場合はDwを大とする制御36を、△P>0の場
合はDwを小さくする制御37を各々行うことに
より△P=0となるようにする。ここでDwは、
第9図中のTw/Tを示す。つまりアーク電流
が、ベース電流ABとなつたときから、ピーク電
流AP1となり次のベース電流となるまでの時間T
に対し、ワイヤ電流がONとなつている時間Tw
の比率である。つまり速度VFに対して必要なワ
イヤ電流の量をこの時間Twを変化させることに
より得るよう構成している。この場合、ワイヤ電
流とアーク電流の両者を同時に供給することは磁
気吹きを生じ認められないのでワイヤ電流がON
となる時間が変化すればアーク電流の通電時間T
−Twは変化し、アーク電流の過剰または不足が
生じる。なお時間Tを変化させることは制御はか
なり複雑にするのであまり妥当でない。
次に△P=0となつた際の現実に供給されてい
る平均アーク電流Iaの検出38を行い、30にお
いて設定した平均アーク電流Iasとの比較40を
行うが、この比較は△I=Ia−Iasを演算し、△
I<0の場合はIaを大にする制御41を、△I>
0の場合はIaを小とする制御42を行い、最終的
に適正条件43とする。例えば△P<0であり、
Dwを大とする必要が生じ、ワイヤ電流の供給時
間をTwからTw′に増大させた場合アーク電流の
通電時間は減少し、△I<0となるがピーク電流
をAP1からAP2に増加させることによりIaを増加
させ△Iを0とする。第7図はワイヤ印加電力と
ワイヤ溶融速度との関係を示し、両者は比例する
ことを示している。
この発明を実施することによりスイツチング素
子が一つのホツトワイヤスイツチングTIG溶接装
置においても、ワイヤ送給送度の変化に係りなく
適正なワイヤ印加電力とアーク電力を供給でき、
かつワイヤ電流によるアークの磁気吹きによるア
ークの変動不安定を生ずることがないので安定し
たアークにでき良好な溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般的に使用されているホツトワイヤ
スイツチングTIG溶接装置の基本構成図、第2図
はホツトワイヤスイツチングTIG溶接のアークお
よびワイヤに流れる電流の説明図、第3図は大容
量トランジスタを使用したホツトワイヤスイツチ
ングTIG溶接装置の回路原理図、第4図はゲート
ターンオフサイリスタ2個を接続したホツトワイ
ヤスイツチングTIG溶接装置の回路図、第5図は
第4図の装置の電流の説明図、第6図はこの発明
に係る制御装置を有するホツトワイヤスイツチン
グTIG溶接装置の回路図、第7図はワイヤ電流と
ワイヤ溶融速度との関係を示す線図、第8図はこ
の発明の装置の作動を示すフローチヤート、第9
図は電流制御の一例を示す説明図である。 1……タングステン電極、3……アーク電流、
5……アーク、6……ワイヤ、15……制御装
置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 アーク回路と並列する回路に設けた大電流ス
    イツチング素子をON−OFFすることによりアー
    ク電流を周期的に添加ワイヤに分流させかつ電極
    とワイヤへの給電量を制御してワイヤを加熱して
    溶接を制御するホツトワイヤスイツチングTIG溶
    接用制御装置において、アーク電流とワイヤ電流
    との通電が重複しないように制御しかつワイヤの
    送給速度に対応して適正ワイヤ印加電力を供給す
    るようにワイヤ印加電力供給時間を制御する回路
    と、この制御時間の変動により変動した平均アー
    ク電流と設定平均アーク電流とを比較演算する回
    路と、この回路の演算結果に基づいて平均アーク
    電流を設定平均アーク電流と等しくするように制
    御する回路との3つの回路を制御する装置を有す
    ることを特徴とするホツトワイヤスイツチング
    TIG溶接用制御装置。
JP17712583A 1983-09-27 1983-09-27 ホツトワイヤスイツチングtig溶接用制御装置 Granted JPS6072669A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17712583A JPS6072669A (ja) 1983-09-27 1983-09-27 ホツトワイヤスイツチングtig溶接用制御装置
DE8484111468T DE3482097D1 (de) 1983-09-27 1984-09-26 Vorrichtung zum wolfram-inert-gas-schweissen mit erwaermtem zufuehrdraht.
EP84111468A EP0139249B1 (en) 1983-09-27 1984-09-26 Hot-wire tig welding apparatus
KR1019840005903A KR900000712B1 (ko) 1983-09-27 1984-09-26 핫트 와이어 티그 용접장치

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JPS6072669A JPS6072669A (ja) 1985-04-24
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58381A (ja) * 1981-06-25 1983-01-05 Mitsubishi Electric Corp ホットワイヤ式ア−ク溶接装置
JPS583784A (ja) * 1981-06-30 1983-01-10 Mitsubishi Electric Corp ホットワイヤ式ア−ク溶接装置
JPS58110181A (ja) * 1981-12-24 1983-06-30 Mitsubishi Electric Corp ホツトワイヤtig溶接機

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JPS6072669A (ja) 1985-04-24

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