JPH0472636B2 - - Google Patents

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JPH0472636B2
JPH0472636B2 JP6470385A JP6470385A JPH0472636B2 JP H0472636 B2 JPH0472636 B2 JP H0472636B2 JP 6470385 A JP6470385 A JP 6470385A JP 6470385 A JP6470385 A JP 6470385A JP H0472636 B2 JPH0472636 B2 JP H0472636B2
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JP
Japan
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circuit
signal
short
composite
welding
Prior art date
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JP6470385A
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English (en)
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JPS61222681A (ja
Inventor
Tsutomu Yuba
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaki Electric Co Ltd
Original Assignee
Osaki Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Osaki Electric Co Ltd filed Critical Osaki Electric Co Ltd
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Publication of JPS61222681A publication Critical patent/JPS61222681A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、直流リアクターを介して溶接負荷に
電力を供給して、短絡移行アーク溶接を行うよう
にした溶接装置の改良に係り、特に合成コントロ
ール信号を作り出すことによつて溶接負荷に供給
する制御出力を短絡時とアーク発生時において異
なる変化をさせ、もつて直流リアクターの効果を
補足または増大させて溶接に必要な直流リアクタ
ーを小型化できるようにしたものである。
従来の技術 この種のアーク溶接電源装置の先行技術例とし
ては、特開昭55−14977号が存在する。
すなわち、特開昭55−14977号において提案さ
れたものは、制御整流素子(サイリスタ)を用い
た溶接電源装置であり、溶接中のワイヤの短絡時
には制御整流素子の導通角を一定量短くし、アー
ク発生時には導通角を一定量長くするように制御
するものであり、スパツタの発生量の低減化や直
流リアクターの小型化などに利点を有したもので
ある。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記の装置では、溶接条件が変
化した場合にも一定量の導通角制御しか行うこと
ができないため、小電流域ではワイヤの短絡時に
導通角が短くなりすぎてアーク切れやワイヤの溶
着が発生し、また大電流域では基準導通角に対し
ての制御角が相対的に小さくなつて電子リアクタ
ーの効果が低減するという問題を有している。
本発明は、叙上の問題点を解決することを技術
的課題としている。
問題点を解決するための手段 本発明は、本発明者の鋭意検討の結果、開発さ
れたもので、合成コントロール信号を電子的に形
成するにあたつて、短絡区間時には基準入力信号
に該基準入力信号に応じた微分変化量を減算する
かあるいは上記基準入力信号に一定量を減算した
信号を出力する一方、アーク発生区間時には上記
基準入力信号に該基準入力信号に応じた微分変化
量を加算した信号を出力するように構成したこと
を特徴としている。
発明の作用 本発明装置を用いて短絡移行アーク溶接を行え
ば、短絡区間時にあるかアーク発生区間時にある
かいなかが自動的に判別され、短絡区間時にある
時には、基準入力信号(溶接条件に応じて設定さ
れる)にその入力信号レベルに応じた微分変化量
だけ減算するかあるいは一定レベルだけ減算した
信号を合成コントロール信号として得ることがで
き、またアーク発生区間時には、基準入力信号に
対してその信号レベルに応じた微分変化量だけ加
算した信号を合成コントロール信号として得るこ
とができるので、基準入力信号のレベルが大きく
なれば大きな変化率で合成コントロール信号を変
化させ、また基準入力信号のレベルが小さくなれ
は小さい変化率で合成コントロール信号を変化さ
せることができる。
発明の効果 本発明装置は、以上のような構成を特徴として
いるので、合成コントロール信号によつて直流リ
アクターの効果を補足できるので、溶接に必要な
直流リアクターのリアクタンス値を小さくして、
小型で安価な短絡移行形アーク溶接電源装置を提
供できる。
また、本発明装置においては、合成コントロー
ル信号を溶接条件に応じて設定された基準入力信
号に応じた割合で変化させているので、小電流域
から大電流域までのあらゆる溶接条件に対して安
定した効果が期待できる。
更に、このような本発明装置においては、短絡
区間時における溶接電流の立ち上がり傾斜が抑制
され、ピーク電流が抑えられるので、スパツタの
発生量も低減できる。
加えて、溶接電圧波形はアーク発生時に急峻な
傾斜を十分にもたすことができるので、溶球の発
生も効果的に防止できる。
これらのため、本発明装置では高速溶接時にお
いてもピークの安定化が図れてビード外観の優れ
た溶接が可能となるなどの利点がある。
発明の実施例 以下に添付図とともに、その一実施例を説明す
る。
第1図は、本発明装置の概略構成を示してお
り、図においてAは制御回路部、Bはサイリス
タ、トランジスタなどのスイツチング素子を含ん
だ出力制御部であり、1は溶接ワイヤ、2は溶接
アーク、3は被溶接部材である母材、4は直流リ
アクター、5は溶接ワイヤ送給ロール、6は溶接
ワイヤ送給ローク駆動用モータ7の速度制御回
路、8は変圧器あるいは直流電源であり、溶接電
源を構成する。
また、9は溶接条件に応じた制御出力を得るた
めに制御回路部Aに設けた溶接条件設定器(後述
する基準入力信号となる基準電圧Vrefを設定す
る)を示す。
第2図は、本発明装置の要部を成す制御回路部
の構成を示している。
この回路部Aは、短絡/アーク判別回路10、
フイードバツグ制御回路11、合成信号発生回路
12より構成されており、回路全体としては、出
力制御部の出力側より取り出されたフイードバツ
グ信号(Vfeed)が合成信号発生回路12から出
力されるコントロール信号Vcontに一致するよう
に出力制御部Bに制御信号Voutが送られる。
ただし、実施例では制御信号のレベルが大きい
時に出力が小で、小さき時に出力が大となる。
短絡/アーク判別回路10は、オペアンプOP
3にヒステリシス設定用抵抗R11,R12を設
けて正帰還回路を構成しており、基準信号Vref
をオペアンプOP3の反転入力端子に、直流リア
クターの出力側より取り出した負荷電圧Vaをオ
ペアンプOP3の非反転入力端子に分圧回路10
1を介して入力している。
そして、オペアンプOP3の出力端には、ホト
カプラPC1〜PC4を構成する発光ダイオードを
設けてある。
つまり、負荷電圧Vaは、抵抗R9,R10と
クランプダイオードD1より成る分圧回路101
を介してオペアンプOP3の非反転入力端子に入
力されており、溶接条件に応じて設定される基準
電圧Vrefは、そのままオペアンプOP3の反転入
力端子に入力されている。
オペアンプOP3の出力端に設けた発光ダイオ
ードは、PC1,PC4の構成要素となるものと
PC2,PC3の構成要素となるものとが互いに逆
並列に接続されており、オペアンプOP3の出力
が正の飽和レベルに達すればPC1,PC4がON
となり、負の飽和レベルに達すればPC2,PC3
がONとなる。
このような発光ダイオードの逆並列体とグラン
ド間に設けられた抵抗R13は、発光ダイオード
に流れる電流を設定するための電流設定用抵抗で
ある。
一方、合成信号発生回路12は、オペアンプ
OP1を用いた反転加算器を構成しており、オペ
アンプOP1の反転入力端子に、外付抵抗R1に
よつて構成された基準信号入力回路120、ホト
カプラPC1,PC2、コンデンサC1、抵抗R
2,R6を用いて構成された第1の微分回路12
1及びホトカプラPC3,PC4、オペアンプOP
2と抵抗R4及びR5を用いて構成したゲイン1
の反転増幅器、コンデンサC2、抵抗器R3,R
7を用いて構成された第2の微分回路122を並
列に接続して構成している。
そして、これらの3つの回路120〜122の
入力端子には、溶接条件に応じて設定される基準
電圧Vrefが供給されている。
他方、フイードバツク制御回路11は、オペア
ンプOP4を用いて構成された第1の反転増幅器
にオペアンプOP5を用いて構成された第2の反
転増幅器を接続して構成されている。
ここに、第1の反転増幅器には、出力制御部B
の出力側より取り出されたフイードバツク信号
Vfeedが入力されており、第2の反転増幅器は第
1の反転増幅器から出力される増幅されたフイー
ドバツク信号Vfeedと、合成信号発生回路12か
ら出力される合成コントロール信号Vcontとの誤
差を増幅し、その出力を制御信号Voutとして出
力制御部Bに出力している。
次に、本発明の動作を説明する。
今、溶接時において、溶接ワイヤが短絡すると
負荷電圧Vaは、略0Vとなるので、分圧回路10
1の抵抗R10の端子電圧Va′も略0Vとなる。
すると、オペアンプOP3の入力条件はVref>
Va′となるので、オペアンプOP3の出力は負の
飽和レベル(−Vcc)となり、ホトカプラPC2,
PC3がONとなる。この時、ホトカプラPC1,
PC4はOFFとなる。
この結果、第1の微分回路121では、PC1
がOFF、PC2がONとなるので、コンデンサC
1、抵抗R6、ホトカプラPC2による放電ルー
プが形成されて、コンデンサC1に充電されてい
た電荷は瞬時に放電される。
また、同時に第2の微分回路122では、PC
3がON、PC4がOFFとなるので、抵抗R3、
抵抗R7、コンデンサC2、ホトカプラPC3及
びオペアンプOP2と抵抗R4,R5によつて構
成されたゲイン1の反転増幅器(出力は−Vref
となる)による充電ループが形成されて、充電電
流i2が流れてコンデンサC2は充電される。
ところが、溶接時において、溶接アークが発生
すると、溶接負荷Vaは、設定された溶接条件に
応じた値をとるので、オペアンプOP3の入力条
件は、Vref<Va′となり、オペアンプOP3の出
力は正の飽和レベル(+Vcc)となり、ホトカプ
ラPC1,PC4がONとなる。この時、ホトカプ
ラPC3,PC3はOFFとなる。
この結果、第1の微分回路121では、PC1
がON、PC2がOFFであるので、微分回路12
1には、ホトカプラPC1、コンデンサC1、抵
抗R6による充電ループが形成され、充電電流i
1が流れてコンデンサC1が充電される。
そして、同時に第2の微分回路122では、
PC4がON、PC3がOFFであるので、ホトカプ
ラPC4、コンデンサC2、抵抗R7による放電
ループが構成され、コンデンサC2に充電されて
いた電荷は瞬時に放電される。
以上の動作の結果、短絡/アーク判別回路10
が溶接ワイヤが短絡したことを判別した時には、
合成コントロール信号Vcontが、基準電圧Vrefに
対して第2の微分回路122が形成される充電ル
ープの時定数に応じた微分変化量だけ減算される
ことになる。
実施例では、合成コントロール信号Vcontが、
反転加算器の出力として得られるようにしている
ので、今キルヒホツフの法則を適用すると、 iref=i2+if Vref/R1=i2+(0−Vcont)/R8 故に、Vcont=−R8(Vref/R1−i2) i2=Vref/(R3+R7)〔1−et/C2(R3+R7)〕 (但し、ここにi2は第2の微分回路に流れる充
電電流、ifはオペアンプOP1の帰還抵抗R8を
通じて流れる電流を示す) 一方、短絡/アーク判別回路10が溶接アーク
の発生を判別した時には、コントロール信号
Vcontが、基準電圧Vrefに対して第1の微分回路
121に形成される充電ループの時定数に応じた
微分変化量だけ加算されることになり、第3図a
に示したような波形の合成コントロール信号
Vcontが得られる。
実施例では、合成コントロール信号Vcontが、
反転加算器の出力として得られるようにしている
ので、キルヒホツフの法則を適用すると、 irer+i1=if Vref/R1+i1=(0−Vcont)/R8 故に、Vcont=−R8(Vref/R1+i1) i1=Vref/(R2+R6)〔1−et/C1(R2+R6)〕 (但し、ここにi1は第1の微分回路に流れる充電
電流ifは、オペアンプOP1の帰還抵抗R8を通
じて流れる電流を示す) これらの結果、本発明装置においては、第3図
aに示したような波形の合成コントロール信号
Vcontが得られることになる。
なお、第3図b,cは合成コントロール信号
Vcontに応じた溶接負荷電流Ia、負荷電圧Vaの
波形図を示しており、第4図a〜cは合成コント
ロール信号Vcontを一定にした従来装置の第3図
に対応した出力特性図を示している。
第3図、第4図の対比より明らかなように、本
発明装置のものでは、短絡区間時tにおける溶接
電流Iaの立ち上がり傾斜が抑制され、ピーク電流
が抑えられているので、スパツタの発生量を低減
する効果が大きい。
また、溶接電圧Vaは、アーク発生区間時Tに
十分な急峻な傾斜を持つているので、溶球の発生
を抑制する効果もある。
これらの効果のために、高速溶接時においても
アークの安定化が図れてビード外観に優れた溶接
が期待できる。
第5図は、本発明装置の他例、特に短絡時にお
ける合成コントロール信号Vconが、基準入力信
号Vrefに一定量を減算したレベルに変化するよ
うにした制御回路部の構成を示す図である。
この回路部においては、短絡/アーク判別回路
10′が、溶接ワイヤの短絡を検出した時には、
ホトカプラPC2,PC3がON、PC1がOFFとな
るので、第1の微分回路121′ではコンデンサ
C1に充電されていた電荷が瞬時に放電され、第
2の微分回路122′ではホトカプラPC3、抵抗
R3,R7及びゲイン1の反転増幅器による通電
ループが形成される。
また一方、短絡/アーク判別回路10′が、ア
ークの発生を検出した時には、ホトカプラPC1
がONとなり、ホトカプラPC2,PC3がOFFと
なるので、第1の微分回路121′では、コンデ
ンサC1、抵抗R2,R6による充電ループが形
成され、コンデンサC1が充電される。
その結果、第6図に示したように、短絡区間時
tにおいて、基準入力信号に一定量を減算したフ
ラツトな合成コントロール信号Vcontが得られる
訳であるが、このようなものも本発明装置の中に
包含されるものであり、前述のものと同様な効果
を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の概略構成を示す系統図、
第2図は制御回路部の構成を示す回路図、第3図
a〜cは本発明装置の動作を説明する合成コント
ロール信号に対応した出力特性図、第4図は従来
装置における第3図と対応した図、第5図は制御
回路部の他例の構成を示す回路図、第6図a〜c
は第3図に対応して示す制御回路部の出力特性図
を示す。 (符号の説明)、Aは出力制御部、Bは制御回
路部、10は短絡/アーク判別回路、11はフイ
ードバツク制御回路、12は合成信号発生回路を
示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 出力制御部の出力側よりフイードバツク信号
    を取り出し、直流リアクターを介して溶接負荷に
    電流を供給する短絡移行アーク溶接電源装置にお
    いて、 (a) 負荷電圧を検出し、この検出した電圧レベル
    をもとにして短絡区間にあるかアーク発生区間
    時にあるかを判別する短絡/アーク判別回路
    と、 (b) 上記短絡/アーク判別回路から出力される判
    別信号を受けて、予め溶接条件に応じて設定さ
    れた基準信号に所定の割合の変化量を加減算し
    た合成コントロール信号を出力する合成信号発
    生回路と、 (c) この合成信号発生回路の合成コントロール信
    号と上記フイードバツク信号との誤差を増幅し
    て、上記出力制御部に制御信号を供給する誤差
    増幅手段を備えて成り、 (d) 上記合成信号発生回路は、短絡区間時には上
    記基準入力信号に該基準入力信号に応じた微分
    変化量を減算するかあるいは上記基準入力信号
    に一定量を減算した信号を合成コントロール信
    号として出力する一方、アーク発生区間時に
    は、上記基準入力信号に該基準入力信号に応じ
    た微分変化量を加算した信号を合成コントロー
    ル信号として出力するように構成されたことを
    特徴とする短絡移行アーク溶接電源装置。
JP6470385A 1985-03-28 1985-03-28 短絡移行ア−ク溶接電源装置 Granted JPS61222681A (ja)

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JPS61222681A JPS61222681A (ja) 1986-10-03
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH05245635A (ja) * 1992-03-03 1993-09-24 Sansha Electric Mfg Co Ltd 消耗電極式直流アーク溶接機

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JPS61222681A (ja) 1986-10-03

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