JPH0651223B2 - 直流ア−ク溶接機 - Google Patents

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母材との間に発生するアーク溶接
負荷に対し直流電力を供給する主回路を有する直流アー
ク溶接機に関するものである。

従来の技術 従来の直流アーク溶接機の構成例を第２図に示す。第２
図において、１は消耗性電極、２は母材、３は電極送給
用電動機および送給装置、４は溶接部、５は整流部、６
は平滑用コンデンサ、７はインバータ部、８は変圧器、
９は整流部、１０はアーク特性の改善用リアクトル、１
１は出力制御回路、１２はシャント抵抗、１３は溶接電
流検出回路、１４はワイヤスローダウン制御回路、１５
は電極送給用電動機制御回路である。

以上のように構成された従来の直流アーク溶接機につい
て以下にその動作を説明する。

アーム溶接機に入力端子より入力された交流電力は整流
器５により整流され、平滑用コンデンサ６には平滑され
直流電力となる。その後、インバータ部７により再び交
流電力に変換され、変圧器８により溶接に適した電圧に
降圧され、整流器９により再び整流され直流電力に変換
され、溶接特性改善用リアクトル１０を介して消耗性電
極１と母材からなる溶接部に供給される。前記消耗性電
極１は電極送給用電動機および送給装置３により定速度
で母材２に送給され、前記消耗性電極１と母材２との間
で溶接が行われる。出力電圧の調整は出力電圧設定回路
１６からの信号を受け、１１の出力制御回路によりイン
バータ部７を構成しているパワートランジスタ等の出力
制御素子のスイッチング・デューティを制御し、行って
いる。また、ワイヤ送給速度の調整は、ワイヤ送給速度
設定回路１７からの設定信号が、ワイヤスローダウン制
御回路１４を介して電極送給用電動機制御回路１５に伝
えられ、前記ワイヤ送給速度設定信号値に従ってワイヤ
送給速度が制御される。ワイヤスローダウン制御につい
ては、まずシャフト抵抗１２により溶接中の出力電流を
検知し溶接電流検出回路１３により、溶接電流が流れた
ことを検出する（溶接電流検出）。

溶接開始後、溶接電流が流れたことを前記溶接電流検出
回路１３にて検出されると検出信号がワイヤ・スローダ
ウン制御回路１４に送られる。そして同制御回路内のタ
イマーにて一定時間Ｔ１だけカウントし、その一定時間
Ｔ１が経過するまでは、ワイヤ送給速度設定回路１７に
より設定されたワイヤ送給速度Ｖ１よりも小なるワイヤ
送給速度Ｖ２にてワイヤを送給し、前記一定時間Ｔ１の
後は設定されたワイヤ送給速度Ｖ１でワイヤの送給を行
うというワイヤスローダウン制御をしている。

このようなワイヤスローダウン制御はアークスタート時
に消耗性電極の先端が母材に接触した時の接触抵抗Ｒの
単位時間当りの減少率を低下させることにより、この時
ワイヤに流れる電流Ｉとによって発生するＩ^２Ｒを高く
保つことによってアーク起動に必要なエネルギーを得る
ものであり、一般的にアークスタート性能を高めるに有
効であることは良く知られている。

発明が解決しようとする問題点 従来の直流アーク溶接機では、溶接開始時には、いかな
る場合も常に前記のようなワイヤスローダウン制御が行
われているが、一方溶接終了時ワイヤ先端に生成される
溶融球の状態は逐状変化し、終了時の赤熱状態より時間
の経過と共に冷却状態へと移行する。このワイヤ先端の
溶融球の温度状態とアークスタート性能の関係を実験に
よって求めたところ、ワイヤスローダウン制御の効果が
発揮されるのは溶接終了後、約３〜５秒後の溶融球が、
比較的冷却された以後の状態であり、溶融球の温度が高
いそれ以前の状態では、ほとんどワイヤスローダウン効
果が発揮されず、逆にワイヤ先端に与える入熱が過大と
なって、アークスタート時のワイヤのもえ上りが大きく
なり、一瞬アーク切れを起すなど、逆にアークスタート
性を悪くしていることが確認された。以上の理由によ
り、従来の直流アーク溶接機では、ワイヤ先端の溶融球
が比較的冷却された状態では効果を発揮するが、溶接終
了後間のない溶融球の温度が高い状態ではアークスター
ト性能が悪くなっている。また第２の問題点として毎回
のアークスタート時にワイヤスローダウン制御が行われ
ると操作スイッチ等により溶接起動を行った後、ワイヤ
が送給され、ワイヤ先端が溶接母材に接触して、アーク
スタートが開始されるまでの時間が長くなり、作業能率
が低下する。特に短い周期で短時間の溶接をくり返して
行うような仮付作業などでは、前記２つの問題が顕著に
現われ、作業能率を著しく低下させている。

問題点を解決するための手段 本発明による直流アーク溶接機は以上のような問題点を
解決するため、消耗性電極と母材との間に発生するアー
ク溶接負荷に対し直流電力を供給する主回路を有し、溶
接負荷に対し溶接電流が流れたことを検出する溶接電流
検出回路を設け、所望の溶接条件における溶接中のワイ
ヤ（消耗性電極）送給速度をＶ１とすると、溶接開始後
前記溶接電流検出回路が溶接電流を検出して更に一定時
間Ｔ１が経過するまでの間は、Ｖ１より小なるワイヤ送
給速度Ｖ２にてワイヤを送給し、前記一定時間Ｔ１が経
過した後は、前記送給速度Ｖ１にてワイヤを送給するワ
イヤスローダウン制御機能を有し、かつ、１回の溶接が
終了し、前記溶接電流検出回路が溶接電流の検出を終え
てから、すなわち溶接電流検出信号が切れてから一定時
間Ｔ２の間に次の溶接が開始された場合にはワイヤスロ
ーダウン制御を行わず、溶接開始時点から送給速度Ｖ１
にてワイヤを送給し、一定時間Ｔ２が経過した後に溶接
が開始された場合にはワイヤスローダウン制御を行う手
段を備えてなるものである。

作用 本発明は上記した構成により、溶接が終了し溶接電流検
出信号が切れた後、一定時間Ｔ２の期間は前記ワイヤス
ローダウン制御を禁止するような制御する。

実施例 本発明の実施例を第１図により説明する。第１図におい
て１，２，３，４，５，６，７，８，９，１１，１２，
１３，１４，１５，１６，１７はそれぞれ従来例と同様
の消耗性電極、母材、電極送給用電動機および送給装
置、溶接部、整流部、平滑用コンデンサ、インバータ
部、変圧器、整流部、リアクトル、出力制御回路、シャ
ント抵抗、溶接電流検出回路、ワイヤスローダウン制御
回路、電極送給用電動機制御回路、出力電圧設定回路、
ワイヤ送給速度設定回路である。１８はタイマー回路で
ある。

以上のように構成した直流アーク溶接機について以下そ
の動作について説明する。電源入力端子より直流アーク
溶接機に入力された交流電力は整流器５により整流され
平滑用コンデンサ６にて平滑される。そして、パワート
ランジスタ等のスイッチング素子で構成されたインバー
タ部７により再び交流電力に変換される。次に変圧器８
により溶接に適した電圧に降圧され、整流器９により再
び整流され直流電力に変換され、溶接特性改善用リアク
トル１０を介して消耗性電極１と母材２からなる溶接部
に供給される。前記消耗性電極１は電極送給用電動機お
よび送給装置３により定速度で母材２に送給され、前記
消耗性電極１と母材２との間で溶接が行われる。出力電
圧の調整は出力電圧設定回路１６からの信号を受け出力
制御回路１１によりインバータ部７を構成しているパワ
ートランジスタ等の出力制御素子のスイッチング・デュ
ーティを制御し、行っている。またワイヤ送給速度の調
整は、ワイヤ送給速度設定回路１７からの設定信号が、
ワイヤスローダウン制御回路１４を介して電極送給用電
動機制御回路１５に伝えられ、前記ワイヤ送給速度設定
信号値に従ってワイヤ送給速度が制御される。ワイヤス
ローダウン制御については、まずシャント抵抗１２から
溶接電流を検知し、溶接電流検出回路１３により、溶接
負荷に溶接電流が流れたことを検出する。そして溶接開
始後、この溶接電流検出信号が出ると、その信号がタイ
マー回路１８を通ってワイヤスローダウン制御回路１４
に送られ、同制御回路内で一定時間Ｔ１をカウントし、
その一定時間Ｔ１が経過するまではワイヤ送給速度設定
回路１７により設定されたワイヤ送給速度Ｖ１よりも小
なるワイヤ送給速度Ｖ２にてワイヤを送給し、前記一定
時間Ｔ１の後は設定されたワイヤ送給速度Ｖ１でワイヤ
送給を行うというワイヤスローダウン制御をしている。
この場合、すなわち溶接開始時の溶接電流検出信号が出
る時はタイマー回路１８は働かず、信号はタイマー回路
１８を素通りすることになる。その後、溶接中で溶接電
流検出信号が持続して出ている限り、前記送給速度Ｖ１
にてワイヤ送給が行われる。そして１回の連続した溶接
が終了し、溶接電流検出信号が切れた時にこのタイマー
回路１８が働き、一定時間Ｔ２がカウントされる。タイ
マー回路１８はこの一定時間Ｔ２の期間、ワイヤスロー
ダウン制御回路１４に信号を送り続け、ワイヤスローダ
ウン制御に禁止をかけている。このような回路動作によ
り溶接終了後、前記一定時間Ｔ２の間に次なる溶接が開
始されるとワイヤスローダウン制御が行われず、最初か
ら溶接中の送給速度Ｖ１でワイヤが送給される。

発明の効果 本発明によれば、溶接が終了してすぐ後のワイヤ先端の
溶融球が温まっている時にはワイヤスローダウン制御が
かからないので、アークスタート時の燃え上がりが少な
くなり良好なスタート特性が得られる。特に連続して仮
付けを行うような溶接の場合、本発明によりスタート時
の燃え上がりが抑えられるため安定したアークへの移行
が速くなり仮付けの効率が向上する。また、スタート時
にワイヤスローダウン制御がかからないので、ワイヤが
速く送給され作業時間も短縮される。一方、溶接終了が
時間が経過しワイヤ先端が冷えた場合には従来通りワイ
ヤスローダウン制御が働き、良好なアークスタートが実
現できるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す直流アーク溶接機のブ
ロック図、第２図は従来の直流アーク溶接機のブロック
図である。 １……消耗性電極、２……母材、３……電極送給用電動
機および送給装置、４……溶接部、５……整流部、６…
…平滑用コンデンサ、７……インバータ部、８……変圧
器、９……整流部、１０……リアクトル、１１……出力
制御回路、１２……シャント抵抗、１３……溶接電流検
出回路、１４……ワイヤスローダウン制御回路、１５…
…電極送給用電動機制御回路、１６……出力電圧設定回
路、１７……ワイヤ送給速度設定回路、１８……タイマ
ー回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 秀行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−171575（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】消耗性電極と母材との間に発生するアーク
   溶接負荷に対し直流電力を供給する主回路を有し、溶接
   負荷に対し溶接電流が流れたことを検出する溶接電流検
   出回路を設け、溶接開始後前記溶接電流検出回路が溶接
   電流を検出してから第１の一定時間が経過するまでの間
   は、所望の溶接条件における溶接中の前記消耗性電極の
   第１送給速度より小なる第２送給速度にて消耗性電極を
   送給し、前記第１の一定時間が経過した後は、前記第１
   送給速度にて送給させるワイヤスローダウン制御機能を
   有する直流アーク溶接機において、先行の溶接が終了
   し、前記溶接電流検出回路が溶接電流の検出を終えてか
   ら第２の一定時間の間に次の溶接が開始された場合には
   前記ワイヤスローダウン制御を行わず溶接開始時点から
   前記第１送給速度にて消耗性電極を送給し、前記第２の
   一定時間が経過した後に溶接が開始された場合には、前
   記ワイヤスローダウン制御を行う手段を具備したことを
   特徴とする直流アーク溶接機。