JPH0696194B2 - 短絡アーク溶接の波形制御方法 - Google Patents
短絡アーク溶接の波形制御方法Info
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- JPH0696194B2 JPH0696194B2 JP31905487A JP31905487A JPH0696194B2 JP H0696194 B2 JPH0696194 B2 JP H0696194B2 JP 31905487 A JP31905487 A JP 31905487A JP 31905487 A JP31905487 A JP 31905487A JP H0696194 B2 JPH0696194 B2 JP H0696194B2
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- Arc Welding Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、消耗性電極を用いた薄板の高速溶接などに好
適な短絡アーク溶接の波形制御方法に関する。
適な短絡アーク溶接の波形制御方法に関する。
［従来の技術］ 従来、短絡アーク溶接の波形制御、特に短絡初期におけ
る電流の立上りを制御することは一般的には行われてお
らず、短絡期間中ほぼ一様な変化率で電流を立上らせて
いた。また、関連技術として特開昭61−108179号が挙げ
られるが、これは短絡アーク溶接時のアーク電圧または
電流を監視し、短絡直前のアーク状態を検出して、溶接
電源の出力電流を制限するものであった。
る電流の立上りを制御することは一般的には行われてお
らず、短絡期間中ほぼ一様な変化率で電流を立上らせて
いた。また、関連技術として特開昭61−108179号が挙げ
られるが、これは短絡アーク溶接時のアーク電圧または
電流を監視し、短絡直前のアーク状態を検出して、溶接
電源の出力電流を制限するものであった。
［発明が解決しようとする問題点］ 一般に、消耗性電極を用いる短絡アーク溶接において、
短絡時およびアーク時の電流変化率が小さいと、高速で
溶接を行った場合、第２図の溶接電流波形図に示すよう
に、ａの区間で示す短絡時間とｂの区間で示すアーク発
生時間が長くなり、短絡回数が大幅に減少してビード外
観が悪くなるとともに、アーク長が急激に短くなったと
きに、短絡が開放されないで長く短絡が生じ、その間に
加熱された溶接ワイヤが爆発的に溶断してアーク切れを
起すことがあり、溶接速度を上げることができない。
短絡時およびアーク時の電流変化率が小さいと、高速で
溶接を行った場合、第２図の溶接電流波形図に示すよう
に、ａの区間で示す短絡時間とｂの区間で示すアーク発
生時間が長くなり、短絡回数が大幅に減少してビード外
観が悪くなるとともに、アーク長が急激に短くなったと
きに、短絡が開放されないで長く短絡が生じ、その間に
加熱された溶接ワイヤが爆発的に溶断してアーク切れを
起すことがあり、溶接速度を上げることができない。
また、短絡回数を多くするために短絡時およびアーク時
の電流変化率を大きくすると、第３図の溶接電流波形図
に示すように、短絡回数は増加するが、ｃの区間で示す
ような非常に短い時間の短絡（以下、不完全短絡と称
す）が頻発するようになり、この間は溶接ワイヤ先端の
溶滴が母材に移行しておらず、実質短絡回数が減少した
のと同じ状況になっており、溶滴が大きく成長して、ｄ
の区間で示す次の短絡時に大きな短絡電流が流れ、大粒
のスパッタが発生したり、アーク切れになることがあっ
た。ここでいう不完全短絡とは、短絡初期の急激な電流
の立上りによる電磁ピンチ力で、溶滴が表面張力により
母材へ移行する前に、短絡が切れてしまう現象である。
の電流変化率を大きくすると、第３図の溶接電流波形図
に示すように、短絡回数は増加するが、ｃの区間で示す
ような非常に短い時間の短絡（以下、不完全短絡と称
す）が頻発するようになり、この間は溶接ワイヤ先端の
溶滴が母材に移行しておらず、実質短絡回数が減少した
のと同じ状況になっており、溶滴が大きく成長して、ｄ
の区間で示す次の短絡時に大きな短絡電流が流れ、大粒
のスパッタが発生したり、アーク切れになることがあっ
た。ここでいう不完全短絡とは、短絡初期の急激な電流
の立上りによる電磁ピンチ力で、溶滴が表面張力により
母材へ移行する前に、短絡が切れてしまう現象である。
特開昭61−108179号では、短絡初期の電流を制限するこ
とで上記した不完全短絡の防止をはかっているが、トー
チ先端まで導線を伸ばして短絡直前のアーク状態を検出
しなければならないため、トーチ構造が特殊になり、ま
た導線のインダクタンスにより検出信号の波形がなまる
等、実用上に問題があった。
とで上記した不完全短絡の防止をはかっているが、トー
チ先端まで導線を伸ばして短絡直前のアーク状態を検出
しなければならないため、トーチ構造が特殊になり、ま
た導線のインダクタンスにより検出信号の波形がなまる
等、実用上に問題があった。
本発明の目的は、短絡回数を多くしたときの不完全短絡
の発生を防止して、高速で溶接を行ってもアークを安定
して発生させることができ、かつ実作業への適用が容易
な短絡アーク溶接の波形制御方法を提供することにあ
る。
の発生を防止して、高速で溶接を行ってもアークを安定
して発生させることができ、かつ実作業への適用が容易
な短絡アーク溶接の波形制御方法を提供することにあ
る。
［問題点を解決するための手段］ 上記目的は、短絡アーク溶接時に、溶接の出力電流値及
びその変化率を検出し、検出された出力電流値が溶滴と
母材間に短絡の発生する所定値以下の電流領域にあるか
否かを判定し、上記出力電流値が所定値以下の電流領域
にあるときは、それ以外の電流領域にあるときよりも検
出された出力電流値の変化率の増幅度を大きくし、増幅
された出力電流値の変化率と予じめ設定された設定値と
の差に基づいて、上記出力電流値の変化率を小さくする
ように制御することで達成される。
びその変化率を検出し、検出された出力電流値が溶滴と
母材間に短絡の発生する所定値以下の電流領域にあるか
否かを判定し、上記出力電流値が所定値以下の電流領域
にあるときは、それ以外の電流領域にあるときよりも検
出された出力電流値の変化率の増幅度を大きくし、増幅
された出力電流値の変化率と予じめ設定された設定値と
の差に基づいて、上記出力電流値の変化率を小さくする
ように制御することで達成される。
［作用］ 本発明は、電流値判定回路で溶接電源出力電流値が溶滴
と母材間に短絡の発生する所定値以下の電流領域にある
と判定されたときは、それ以外のときよりも出力電流の
変化率を小さくする、つまり、第４図の溶接電流波形図
に示すように、出力電流の変化率を、不完全短絡の生じ
やすい、出力電流の小さい領域（I21以下の領域）では
通常より小さくし、それ以外の電流領域では通常より大
きくして、巨視的に見た電流変化率が通常より大きくな
るように制御することにより、第４図のｅの区間で示す
短絡初期の電流の立上りを緩やかにして不完全短絡の発
生を防止しつつ短絡回数を増加させ、高速溶接において
も安定でビード外観の良い溶接が行えるようにしたもの
である。
と母材間に短絡の発生する所定値以下の電流領域にある
と判定されたときは、それ以外のときよりも出力電流の
変化率を小さくする、つまり、第４図の溶接電流波形図
に示すように、出力電流の変化率を、不完全短絡の生じ
やすい、出力電流の小さい領域（I21以下の領域）では
通常より小さくし、それ以外の電流領域では通常より大
きくして、巨視的に見た電流変化率が通常より大きくな
るように制御することにより、第４図のｅの区間で示す
短絡初期の電流の立上りを緩やかにして不完全短絡の発
生を防止しつつ短絡回数を増加させ、高速溶接において
も安定でビード外観の良い溶接が行えるようにしたもの
である。
このような短絡アーク溶接の波形制御は、溶接電源の出
力制御部に高周波インバータを用い、電流値判定回路の
判定出力により電流変化率検出信号を出力制御部に負帰
還する電流変化率制御回路の増幅度を変え、インバータ
の出力パルス幅または出力周波数を制御することによっ
て容易に実現できる。
力制御部に高周波インバータを用い、電流値判定回路の
判定出力により電流変化率検出信号を出力制御部に負帰
還する電流変化率制御回路の増幅度を変え、インバータ
の出力パルス幅または出力周波数を制御することによっ
て容易に実現できる。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を第１図および第４図により説明
する。
する。
第１図に溶接電源の回路構成を示す。図中、１は交流入
力端子、２は商用周波数の交流入力を直流に変換する入
力側整流回路、３は平滑用コンデンサ、４は平滑された
直流入力を商用周波数より高い周波数（例えば20ak H
z）の交流に変換するインバータ回路で、本溶接電源の
出力制御部に相当する。インバータ回路４の交流出力は
変圧器５で溶接に適した電圧に降圧された後、出力側整
流回路６で直流に変換され、直流リアクタ７、電流検出
用シャント抵抗８を通って、出力端子９よりトーチ10と
母材11の間のアーク負荷12に供給される。13は消耗性電
極である溶接ワイヤ、14はワイヤ送給モータである。
力端子、２は商用周波数の交流入力を直流に変換する入
力側整流回路、３は平滑用コンデンサ、４は平滑された
直流入力を商用周波数より高い周波数（例えば20ak H
z）の交流に変換するインバータ回路で、本溶接電源の
出力制御部に相当する。インバータ回路４の交流出力は
変圧器５で溶接に適した電圧に降圧された後、出力側整
流回路６で直流に変換され、直流リアクタ７、電流検出
用シャント抵抗８を通って、出力端子９よりトーチ10と
母材11の間のアーク負荷12に供給される。13は消耗性電
極である溶接ワイヤ、14はワイヤ送給モータである。
電流変化率検出手段として直流リアクタ７に設けられた
二次巻線7aは、溶接電源力電流の変化率（di/dt）に比
例した電圧を発生する。この電圧を電流変化率制御回路
17により増幅して帰還信号とし、これと出力電圧設定器
15からの基準入力信号とを加算器16で加算した信号を、
前記インバータ回路４の出力パルス幅を決定する制御入
力とすることにより、溶接電源の外部出力特性が定電圧
特性となり、かつ第４図に示すような出力電流波形が得
られるように溶接電源の出力制御を行う。
二次巻線7aは、溶接電源力電流の変化率（di/dt）に比
例した電圧を発生する。この電圧を電流変化率制御回路
17により増幅して帰還信号とし、これと出力電圧設定器
15からの基準入力信号とを加算器16で加算した信号を、
前記インバータ回路４の出力パルス幅を決定する制御入
力とすることにより、溶接電源の外部出力特性が定電圧
特性となり、かつ第４図に示すような出力電流波形が得
られるように溶接電源の出力制御を行う。
電流変化率制御回路17は、例えば演算増幅器の帰還回路
に挿入する抵抗を選択スイッチにより変化させることで
増幅度を可変としたもので、その増幅度を変えることに
より、出力電流波形における電流変化率を大、小２段階
に制御する。
に挿入する抵抗を選択スイッチにより変化させることで
増幅度を可変としたもので、その増幅度を変えることに
より、出力電流波形における電流変化率を大、小２段階
に制御する。
電流値判定回路18は、電流検出用シャント抵抗８に発生
する出力電流値に比例した電圧を増幅器19で増幅した信
号と、電流レベル設定器20からの基準信号とをコンパレ
ータ21で比較し、短絡アーク溶接時の出力電流値が溶滴
と母材間に短絡の発生する所定値以下の電流領域にある
か否かを判定する回路であり、本発明では、この電流値
判定回路18の判定出力を電流変化率制御回路17の増幅度
を変える選択スイッチ等の制御信号とすることにより、
出力電流値が所定値以下の電流領域にあるときは、それ
以外のときよりも電流変化率制御回路17の増幅度を大き
くして、出力電流の変化率を小さくするようにしてい
る。
する出力電流値に比例した電圧を増幅器19で増幅した信
号と、電流レベル設定器20からの基準信号とをコンパレ
ータ21で比較し、短絡アーク溶接時の出力電流値が溶滴
と母材間に短絡の発生する所定値以下の電流領域にある
か否かを判定する回路であり、本発明では、この電流値
判定回路18の判定出力を電流変化率制御回路17の増幅度
を変える選択スイッチ等の制御信号とすることにより、
出力電流値が所定値以下の電流領域にあるときは、それ
以外のときよりも電流変化率制御回路17の増幅度を大き
くして、出力電流の変化率を小さくするようにしてい
る。
上記構成の溶接電源を用いて短絡アーク溶接を行った場
合、第４図に示すように、出力電流値が電流レベル設定
器20で設定された所定値I21以下であれば、電流変化率
（di/dt）が通常より小さくなるため、第３図のｃの区
間に示すような不完全短絡を生じることがなく、周期性
を持った短絡が発生し、さらにI21を超える電流領域で
の電流変化率（di/dt）を通常より大きくなるように設
定しておけば、巨視的に見た電流変化率（di/dt）は第
３図に示す通常の溶接電流波形よりも大きなり、高速溶
接においても、平均電流値100Aで30〜40回／秒、平均電
流値270Aで100回／秒以上と短絡回数を多くすることが
できる。ここで、電流変化率を切換える電流値I21は、
溶接中の平均電流値に応じて設定されることはいうまで
もない。
合、第４図に示すように、出力電流値が電流レベル設定
器20で設定された所定値I21以下であれば、電流変化率
（di/dt）が通常より小さくなるため、第３図のｃの区
間に示すような不完全短絡を生じることがなく、周期性
を持った短絡が発生し、さらにI21を超える電流領域で
の電流変化率（di/dt）を通常より大きくなるように設
定しておけば、巨視的に見た電流変化率（di/dt）は第
３図に示す通常の溶接電流波形よりも大きなり、高速溶
接においても、平均電流値100Aで30〜40回／秒、平均電
流値270Aで100回／秒以上と短絡回数を多くすることが
できる。ここで、電流変化率を切換える電流値I21は、
溶接中の平均電流値に応じて設定されることはいうまで
もない。
［発明の効果］ 本発明によれば、短絡初期の急激な電流の立上りによる
不完全短絡の発生を防止し、かつ短絡回数を多くするこ
とができ、ビード外観の良い安定した高速溶接を行うこ
とができる。
不完全短絡の発生を防止し、かつ短絡回数を多くするこ
とができ、ビード外観の良い安定した高速溶接を行うこ
とができる。
さらに、本発明は、溶接電源の出力電流値が溶滴と母材
間に短絡の発生する所定値以下の電流領域にあるか否か
により電流変化率を変えて波形制御を行うものであるか
ら、短絡直前のアーク状態を検出するためにトーチ構造
が特殊になる等の問題がなく、自動、半自動のいずれの
溶接にも適用することができる。
間に短絡の発生する所定値以下の電流領域にあるか否か
により電流変化率を変えて波形制御を行うものであるか
ら、短絡直前のアーク状態を検出するためにトーチ構造
が特殊になる等の問題がなく、自動、半自動のいずれの
溶接にも適用することができる。
第１図は本発明の実施例に用いた溶接電源の回路構成
図、第２図は通常の溶接電源で高速溶接を行い、短絡回
数が異常に少なくなったときの溶接電流波形図、第３図
は通常の溶接電源より出力電流の電流変化率を大きくし
て高速溶接を行い、不完全短絡が発生したときの溶接電
流波形図、第４図は本発明の一実施例による、短絡回数
が多く、かつ不完全短絡のない溶接電流波形図である。 ４……出力制御部（インバータ）、7a……電流変化率検
出手段（直流リアクタ二次巻線）、８……出力電流値検
出手段（シャント抵抗）、11……母材、12……アーク負
荷、13……消耗性電極（溶接ワイヤ）、15……出力電圧
設定部、16……加算器、17……電流変化率制御回路、18
……電流値判定回路、20……電流レベル設定器、21……
コンパレータ。
図、第２図は通常の溶接電源で高速溶接を行い、短絡回
数が異常に少なくなったときの溶接電流波形図、第３図
は通常の溶接電源より出力電流の電流変化率を大きくし
て高速溶接を行い、不完全短絡が発生したときの溶接電
流波形図、第４図は本発明の一実施例による、短絡回数
が多く、かつ不完全短絡のない溶接電流波形図である。 ４……出力制御部（インバータ）、7a……電流変化率検
出手段（直流リアクタ二次巻線）、８……出力電流値検
出手段（シャント抵抗）、11……母材、12……アーク負
荷、13……消耗性電極（溶接ワイヤ）、15……出力電圧
設定部、16……加算器、17……電流変化率制御回路、18
……電流値判定回路、20……電流レベル設定器、21……
コンパレータ。
Claims (3)
- 【請求項１】短絡アーク溶接時に、溶接の出力電流値及
びその変化率を検出し、検出された出力電流値が溶滴と
母材間に短絡の発生する所定値以下の電流領域にあるか
否かを判定し、上記出力電流値が所定値以下の電流領域
にあるときは、それ以外の電流領域にあるときよりも検
出された出力電流値の変化率の増幅度を大きくし、増幅
された出力電流値の変化率と予じめ設定された設定値と
の差に基づいて、上記出力電流値の変化率を小さくする
ように制御することを特徴とする短絡アーク溶接の波形
制御方法。 - 【請求項２】上記出力電流値が溶滴と母材間に短絡の発
生する所定値以下の電流領域にあるときは、上記出力電
流値の変化率を通常より小さくし、それ以外の電流領域
にあるときは、上記出力電流値の変化率を通常より大き
くするように制御することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の短絡アーク溶接の波形制御方法。 - 【請求項３】上記出力電流値をインバータ制御すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
短絡アーク溶接の波形制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31905487A JPH0696194B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 短絡アーク溶接の波形制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31905487A JPH0696194B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 短絡アーク溶接の波形制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01162572A JPH01162572A (ja) | 1989-06-27 |
| JPH0696194B2 true JPH0696194B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=18105989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31905487A Expired - Fee Related JPH0696194B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 短絡アーク溶接の波形制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0696194B2 (ja) |
-
1987
- 1987-12-18 JP JP31905487A patent/JPH0696194B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01162572A (ja) | 1989-06-27 |
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