JPH0580310B2

JPH0580310B2 -

Info

Publication number: JPH0580310B2
Application number: JP1777585A
Authority: JP
Inventors: Moritoshi Nagasaka; Toshio Yoneda; Masahiko Araya
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 1985-01-31
Filing date: 1985-01-31
Publication date: 1993-11-08
Also published as: JPS61176474A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は消耗性電極と被溶接物との間に短絡と
アークとを交互にくりかえしながら溶接を行う短
絡移行アーク溶接機においてアーク発生中と短絡
期間中とにおいて溶接電圧、電流、消耗性電極の
送給速度などを各別の値に制御して所望の溶接結
果を得るために用いる短絡検出回路の改良に関す
るものである。

一般に短絡移行アーク溶接においては、短絡と
アークとが規則正しくくりかえされ、また所望の
溶接結果を得るために時間、溶接電流、溶接電圧
などを短絡期間とアーク期間とにおいてそれぞれ
別個に適値に制御することが必要であり、このた
めには短絡期間を正確に検出することが重要とな
る。

従来の技術上記短絡期間の検出は、一般に溶接電圧がアー
ク時と短絡時とでかなり明確に変化することか
ら、溶接電圧を検出しこの検出電圧をあらかじめ
定めた基準電圧と比較し、その比較結果により判
別していた。

第３図はこのようにした従来技術による短絡検
出回路を用いた短絡移行アーク溶接機の例を示す
概略構成図である。同図において１は電力源であ
り一般の商用交流電源、原動機駆動発電機、電池
などが用いられる。２は電力源１の出力を溶接に
適した電圧、電流、特性に変換するための電力変
換部であり、変圧器とサイリスタの組合せ、イン
バータと整流回路との組合せなどを用いて直流出
力を得る公知の電力変換方式のものである。３は
短絡移行アーク溶接に必要な出力電流の過度特性
を得るための直流リアクトル、４ａ，４ｂは出力
端子、５は溶接トーチであり図示を省略した送給
手段により被溶接物６に向つて送給される消耗性
電極７に溶接電力を供給する。８は出力端子４
ａ，４ｂ間の電圧を入力とする溶接電圧検出消で
あり、９は短絡とアークとを判別するための電圧
しきい値を定める基準電圧設定器、１０は溶接電
圧検出器８の出力と基準電圧設定器９の出力とを
比較する比較器であり、出力設定器１１の出力と
ともに電力変換部２の制御回路１２に供給され
る。

同図の溶接機においては、溶接電圧検出器８に
よつて検出された出力端子４ａ，４ｂ間の電圧e_a
が比較器１０にて基準電圧設定器９の出力e_rと比
較されてe_a＞e_rのときにはアーク発生期間であ
り、e_a≦e_rのときには、短絡発生期間であると判
別し、この判別結果が制御回路１２に出力され
る。したがつて同図の例においては溶接電圧検出
器８、基準電圧設定器９おび比較器１０が短絡検
出回路を構成している。制御回路１２は出力設定
器１１の出力を比較器１０の出力によつて修正し
た信号により電力変換部２に対する駆動信号を決
定する。この制御回路としては、例えば短絡時間
率即ち短絡とアークとのくりかえしの１周期にお
ける短絡時間の占める割合を溶接条件設定器１１
にて設定し、比較器１０の出力によつて得られる
短絡時間率がこの設定値に一致するように電力変
換部２の出力電圧、出力電流を調整するもの（例
えば特公昭51−36230号）が相当する。またこの
制御回路によつて消耗性電極７の送給速度を制御
して短絡とアークとの各期間の割合を変化させて
短絡時間率を調整することができる（例えば特公
昭52−11289号）。

発明が解決しようとする問題点上記のようにして構成した従来の短絡検出回路
にはつぎのような欠点がある。即ち短絡移行アー
ク溶接における真の溶接電圧が検出できれば、短
絡期間の溶接電圧は十分に低くなるのでアーク期
間との判別が容易であり、上記従来の短絡検出回
路のように、単純にあらかじめ定めた基準電圧と
溶接電圧との比較により判別するものでも実用に
なる。しかし、真の溶接電圧を検出するためには
アーク発生点に至近の位置の電圧を検出すること
が必要であり、このためには溶接電源から離れた
位置にある溶接トーチおよび被溶接物に電圧検出
用の専用ケーブルを別個に節ける必要があり操作
性に大きな障害となる。このため、通常は溶接電
源の出力端子附近から電圧信号を得ている。この
ために検出される電圧の波形は出力電圧や出力電
流の大小によつて異つた様子を呈するようにな
る。第４図は出力電圧が比較的低い値に設定され
ているときの検出電圧の波形を示し第５図は出力
電圧が比較的高い値に設定されているときの検出
電圧波形を示す波形図であり、それぞれ横軸は時
間を示している。また両図においてそれぞれａは
アーク発生点近くで検出した場合を示し、ｂはア
ーク発生点から比較的離れた位置で検出した場合
を示し、またTaはアーク発生期間、Tsは短絡発
生期間を示している。第４図および第５図の各ａ
の波形図に示すように溶接電圧の変化はアーク発
生点の近くで測定すれば、アーク発生時は溶接電
圧の設定値によつて変化するものの短絡時は出力
電圧の設定値の大小にほとんど影響を受けない低
電圧となる。このために短絡検出のための基準電
圧e_rを一定の値、即ち出力電圧の設定値の最低値
と短絡発生時の電圧との中間程度の値E₁に定め
ておいても十分に安定に短絡を検出することがで
きる。しかし、アーク発生点から離れた位置で溶
接電圧を検出するときには溶接電流によつてアー
ク発生点から溶接電圧検出点までのケーブルによ
る電圧降下が溶接電圧に加算されることになる。
この溶接電流はアーク発生時に比較して短絡時は
極端に大きいために、検出した溶接電圧は短絡発
生中でもこの大きな電流によつて生ずるケーブル
内の電圧降下のために出力電圧を高い値に設定し
たときには短絡電流も大きな値になるので第５図
ｂの期間Tsに示すように相当高い値を示すこと
になる。その値は出力電圧の設定値によつては出
力電圧を最低値に設定したときのアーク発生期間
中の溶接電圧に相当する値にまで達する。このた
めにもし短絡検出のための基準電圧を略一定の値
E₁に定めておくと出力電圧の設定値によつては
全く短絡を検出できなくなる場合も発生する。

問題点を解決するための手段本発明は上記従来の検出回路の欠点を解決する
ために、短絡を検出するための基準信号として溶
接電源の出力設定値を用いて、これと溶接電圧と
を比較し、両者の大小関係によつて短絡期間とア
ーク発生期間とを判別するようにしたものであ
る。

作用本発明においては、溶接電源の出力設定値に対
応して短絡検出のための基準電圧が変化するの
で、出力設定が高く、このために短絡時の電流が
大きくて検出し得る溶接電圧が短絡時においても
十分に低くならない場合には高い基準値が検出値
と比較され、また出力電圧の設定が低く、このた
めにアーク発生時の検出電圧が低いときにはこれ
に見合つた低い電圧が基準値となつて、いずれの
出力電圧に設定したときにも確実にアーク期間と
短絡期間とを判別することができるものである。

実施例第１図に本発明の短絡検出回路を用いた短絡移
行アーク溶接機の実施例の接続図を示す。同図に
おいて１ないし８および１０ないし１２は第３図
に示した従来例と同様の機能を有するものを示
す。１３は係数器であり、溶接電圧検出器８の出
力信号と出力設定器１１の出力信号とのレベルを
調整するものであり、必要に応じて設けられる。
同図の実施例においては溶接電圧検出器８、出力
電圧設定器１１、係数器１３および比較器１０が
短絡検出回路を構成している。

第１図の実施例においては、比較器１０には溶
接電圧検出器８の出力e_aと出力設定器１１の出力
を係数器１３にてレベル調整した信号e_rとが入力
されて両信号の大小関係に対応した信号を制御回
路１２に出力するように構成されている。同図の
実施例を第２図の波形図によつて説明する。第２
図においてａは出力設定値を低い値のe₀₁に設定
したときの様子を示し、ｂは出力設定値を高い値
のe₀₂に設定したときの様子を示す。また図中Ta
およびTsは第４図および第５図と同様にそれぞ
れアーク発生期間および短絡発生期間を示す。い
ま出力設定器１１の出力がe₀₁の低い値であると
きには第２図ａに示すようにアーク発生時Taの
溶接電圧は低いが短絡時T₆に流れる電流も小さ
いので短絡時の検出電圧も十分に低い値にある。
したがつて短絡検出のための規準値e_rを出力設定
器の低い設定値e₀₁に対してke₀₁（たし０＜ｋ＜１
の定数）にしておけば正確な短絡の検出ができ
る。一方出力設定器１１の設定値がe₀₂のように
高いときには短絡時に流れる電流も大きくなりこ
のために短絡期間Tsの検出電圧は第２図ｂに示
すように相当高い値となるが、この場合は短絡検
出のための規準電圧もke₀₂の高い値となつている
から確実に短絡の発生を検出することができる。

なお上記においては、溶接電源として出力電圧
を設定するものについて説明したが、短絡移行ア
ーク溶接を行うための溶接電源としては出力電圧
電流特性が略定電圧特性のものよりも出力電流の
増加にしたがつて出力電圧が若干降下する適当な
下降特性として短絡電流を制限したり、アーク発
生中は略定電圧特性とし、短絡が発生すると短絡
電流を適当な波形に制限する方式のものなどが用
いられることがある。これらの場合には出力設定
器として短絡電流即ち最大出力電流を設定する方
式のものが使用される。このような溶接電源に対
しては出力設定信号として出力電流設定値が用い
られることになるが動作は同じである。また係数
器１３は、出力設定器１と比較器１０との間に設
ける以外に溶接電圧検出器８と比較器１０との間
に設けてもよい。この係数器１３としては入力信
号をｋ倍するものの他に一定の電圧△ｅを入力信
号から差引くようにしたものでもよい。さらに第
３図の従来装置の説明において述べたように制御
回路１２としては電力変換部２を制御するものの
他に消耗性電極７の送給速度を制御するもの、あ
るいは電力変換部と消耗性電極の送給速度とをと
もに制御するものなどあらゆる制御を行うものが
適用できる。

発明の効果以上のように本発明においては短絡を検出する
ための規準信号として出力設定器の出力信号また
はこれに対応した信号を用いて溶接電圧と比較す
るようにしたので、溶接条件が変更されてもこれ
に伴つて短絡検出のための規準信号も変化するの
で、常に正確な短絡検出が可能となる。また溶接
電流の影響がなくなるので溶接電圧の検出を溶接
電源の出力端子のところで行うことができ、アー
ク発生点の近くまで検出用ケーブルを引く必要が
なく、操作性にすぐれかつ断線等の事故の発生も
なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の短絡検出回路を用いた短絡移
行アーク溶接機の例を示す接続図、第２図ａおよ
びｂは第１図の実施例の動作を説明するための波
形図、第３図は従来の短絡検出回路を用いた従来
の溶接機の例を示す接続図、第４図ａ，ｂおよび
第５図ａ，ｂは第３図の従来例の動作を説明する
ための波形図である。２……電力変換部、５……溶接トーチ、６……
被溶接物、７……消耗性電極、８……溶接電圧検
出器、９……基準電圧設定器、１０……比較器、
１１……出力設定器、１２……制御回路、１３…
…係数器。

Claims

【特許請求の範囲】１出力設定器によつて出力が定められる溶接電
源を用いて消耗性電極と被溶接物との間に短絡と
アークとをくりかえしながら溶接を行う短絡移行
アーク溶接機に用いる短絡検出回路において、溶
接電圧検出回路と、前記出力設定器の出力電圧を
基準信号とし前記溶接電圧検出回路の出力電圧と
基準信号とを比較しアーク発生期間と短絡期間と
を判別する比較回路とを具備した短絡移行アーク
溶接機に用いる短絡検出回路。２前記溶接電圧検出回路は、前記溶接電源の出
力端子または出力端子に近い部分の電圧を検出す
る回路である特許請求の範囲第１項に記載の短絡
検出回路。