JPH069741B2 - 短絡移行溶接電源の制御方法および装置 - Google Patents
短絡移行溶接電源の制御方法および装置Info
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- JPH069741B2 JPH069741B2 JP58074529A JP7452983A JPH069741B2 JP H069741 B2 JPH069741 B2 JP H069741B2 JP 58074529 A JP58074529 A JP 58074529A JP 7452983 A JP7452983 A JP 7452983A JP H069741 B2 JPH069741 B2 JP H069741B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/10—Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
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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】 ［技術分野］ この発明は短絡移行溶接に用いる溶接電源の制御方法と
装置に関する。
装置に関する。
［従来技術の問題点］ ガスシールド溶接において、溶接ワイヤと母材間で短絡
とアーク発生とをくり返しながら溶接を行なう。
とアーク発生とをくり返しながら溶接を行なう。
短絡移行溶接におけるスパッタの多くは、短絡が破れア
ークが再生する瞬間に発生し、またアーク再生時の電流
が高い程大粒のスパッタが発生することも明らかになっ
ている。ところが、従来のリアクトルにより電の上昇を
遅らせるだけの定電圧電源では、第１図に示すようにア
ーク再生時の電流が高いため非常にスパッタが多かっ
た。この原因に着目して、アーク再生時の電流を下げる
ことが試みられているがまだ実用に到っていない。たと
えばWelding Research international Vol.4.No.2.1974
には、大電流通電期間を短絡期の中央期間に限定させ、
大電流期間中消耗電極ワイヤと母材間の電圧を検出し、
アーク再生の前兆としての溶滴のくびれが発生した時の
電圧を設定しておき、検出電圧がある設定電圧と等しく
なった時大電流期間を終了させるようにプログラム制御
してスパッタを制御する技術が開示されている。しかし
ながら、前記文献にも記載されているように、実用にあ
たっては、ワイヤ突出長の変動によって、この部分の電
圧降下が変動するため、溶滴のくびれた時の電圧が一定
にならず、大電流期間の終了を指示する時期に誤差を生
じ、安定してスパッタを防止することができない。
ークが再生する瞬間に発生し、またアーク再生時の電流
が高い程大粒のスパッタが発生することも明らかになっ
ている。ところが、従来のリアクトルにより電の上昇を
遅らせるだけの定電圧電源では、第１図に示すようにア
ーク再生時の電流が高いため非常にスパッタが多かっ
た。この原因に着目して、アーク再生時の電流を下げる
ことが試みられているがまだ実用に到っていない。たと
えばWelding Research international Vol.4.No.2.1974
には、大電流通電期間を短絡期の中央期間に限定させ、
大電流期間中消耗電極ワイヤと母材間の電圧を検出し、
アーク再生の前兆としての溶滴のくびれが発生した時の
電圧を設定しておき、検出電圧がある設定電圧と等しく
なった時大電流期間を終了させるようにプログラム制御
してスパッタを制御する技術が開示されている。しかし
ながら、前記文献にも記載されているように、実用にあ
たっては、ワイヤ突出長の変動によって、この部分の電
圧降下が変動するため、溶滴のくびれた時の電圧が一定
にならず、大電流期間の終了を指示する時期に誤差を生
じ、安定してスパッタを防止することができない。
周知のように、この種のスパッタの発生は溶接の品質を
低下させ、またスパッタを除去するために煩雑な作業が
必要であり、溶接の作業能率を低下させる。
低下させ、またスパッタを除去するために煩雑な作業が
必要であり、溶接の作業能率を低下させる。
［発明の目的］ この発明は従来の短絡移行溶接における上述の問題を解
決するためになされたものであって、溶接ワイヤのくび
れが生じる時期を適確に検出して溶接ワイヤ電流を抑制
することにより、スパッタの発生を防止し、溶接の品質
を向上させ、かつ溶接作業の能率向上を可能にする溶接
電源の制御方法と装置を提供することを目的とするもの
である。
決するためになされたものであって、溶接ワイヤのくび
れが生じる時期を適確に検出して溶接ワイヤ電流を抑制
することにより、スパッタの発生を防止し、溶接の品質
を向上させ、かつ溶接作業の能率向上を可能にする溶接
電源の制御方法と装置を提供することを目的とするもの
である。
［発明の概要］ この発明に係る溶接電源の制御方法においては、短絡移
行溶接において、溶接ワイヤと母材間の抵抗の時間に関
する微分値を検知し、その微分値が所定の値に達したと
き、溶接ワイヤ電流を低減させる。
行溶接において、溶接ワイヤと母材間の抵抗の時間に関
する微分値を検知し、その微分値が所定の値に達したと
き、溶接ワイヤ電流を低減させる。
またこの発明に係る溶接電源の制御装置においては溶接
ワイヤと母材間の抵抗値を検出する検出手段と、抵抗値
を微分する微分回路と、抵抗の微分値が設定値に達した
ことを検出する比較回路と、抵抗の微分値が設定値に達
したとき溶接ワイヤに流れる電流を低減させる制御手段
とを備えている。
ワイヤと母材間の抵抗値を検出する検出手段と、抵抗値
を微分する微分回路と、抵抗の微分値が設定値に達した
ことを検出する比較回路と、抵抗の微分値が設定値に達
したとき溶接ワイヤに流れる電流を低減させる制御手段
とを備えている。
［発明の原理］ 第２図は短絡移行溶接装置の概略を示しており、１０１
は溶接電源、１０２は給電ケーブル、１０３は図示され
ないモータで送給される溶接ワイヤであり、この溶接ワ
イヤ１０３は溶接トーチ１０４を通って母材１０６へ向
かって突出しており、母材１０６と溶接ワイヤ１０３間
にアーク１０５が発生している。溶接トーチ１０４から
の溶接ワイヤ１０３は、母材１０６との間で短絡とアー
ク発生とを適宜時間間隔でくり返して、公知の短絡移行
溶接を行う。
は溶接電源、１０２は給電ケーブル、１０３は図示され
ないモータで送給される溶接ワイヤであり、この溶接ワ
イヤ１０３は溶接トーチ１０４を通って母材１０６へ向
かって突出しており、母材１０６と溶接ワイヤ１０３間
にアーク１０５が発生している。溶接トーチ１０４から
の溶接ワイヤ１０３は、母材１０６との間で短絡とアー
ク発生とを適宜時間間隔でくり返して、公知の短絡移行
溶接を行う。
第３図は上述の短絡移行溶接時における溶接ワイヤ電圧
波形、電流波形ならびに溶接ワイヤ１０３と母材１０６
との間の位置関係を示したものであり、各図において、
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅはそれぞれの溶接状態を示す。即ち
アーク発生中ａから徐々にアーク長が短くなり、短絡ｂ
に至る。このとき電流を上昇させて、ある一定値に保持
する。溶滴が最も強固に、母材１０６に結合した時点ｃ
を経過した後、溶接ワイヤ１０３の先端がくびれ始めた
ｄ点後、溶接電流を急激に低下させて、電流が充分に低
下した時点ｅにてアーク再生に移行する。
波形、電流波形ならびに溶接ワイヤ１０３と母材１０６
との間の位置関係を示したものであり、各図において、
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅはそれぞれの溶接状態を示す。即ち
アーク発生中ａから徐々にアーク長が短くなり、短絡ｂ
に至る。このとき電流を上昇させて、ある一定値に保持
する。溶滴が最も強固に、母材１０６に結合した時点ｃ
を経過した後、溶接ワイヤ１０３の先端がくびれ始めた
ｄ点後、溶接電流を急激に低下させて、電流が充分に低
下した時点ｅにてアーク再生に移行する。
第３図から明らかなようにｃ点からｄ点に至る間電流が
一定であるにもかかわらず、電圧はｄ点近傍で上昇す
る。これはｄ点近傍では、溶接ワイヤのくびれが生じ、
ワイヤ先端の溶融部の断面積が減少し抵抗が増加したこ
とに主因がある。そこで短絡時の抵抗を検出し、その抵
抗の時間的変化量すなわち、抵抗Ｒの微分値ｄＲ／ｄｔ
がある所定値に達したときに電流を下げればスパッタを
抑制できる。
一定であるにもかかわらず、電圧はｄ点近傍で上昇す
る。これはｄ点近傍では、溶接ワイヤのくびれが生じ、
ワイヤ先端の溶融部の断面積が減少し抵抗が増加したこ
とに主因がある。そこで短絡時の抵抗を検出し、その抵
抗の時間的変化量すなわち、抵抗Ｒの微分値ｄＲ／ｄｔ
がある所定値に達したときに電流を下げればスパッタを
抑制できる。
［実施例］ 以下にこの発明の実施例を図面とともに説明する。
第４図において、溶接トーチ１０４と母材１０６間の電
圧を検出する電圧検出器１１０の出力信号は抵抗検出器
１１１の一方の入力端子に入力され、溶接ワイヤ１０３
の電流を検出する電流検出器１１２の出力信号は割算器
を用いた抵抗検出器１１１の他方の入力端子に入力され
る。抵抗検出器１１１は電圧検出器１１０の出力信号と
電流検出器１１２の出力信号との比から溶接ワイヤ１０
３と母材１０６間の抵抗を演算し、この演算された抵抗
値は微分回路１１３に印加され、この微分回路１１３
で、抵抗検出器１１１で演算された抵 され、設定器１１５によって設定された設定値と比較し
て、抵抗微分値が設定値より大となったとき、この比較
器１１４は制御信号を溶接電源１０１に印加して、スイ
ッチ１２０を低電流側の設定器１２１に切換えて溶接電
源１０１の出力を制御して、溶接ワイヤ１０３の電流を
低減させる。設定器１１５の設定値は溶接ワイヤにくび
れが生じるときの溶接ワイヤと母材間の抵抗値の微分値
に対応して定められる。
圧を検出する電圧検出器１１０の出力信号は抵抗検出器
１１１の一方の入力端子に入力され、溶接ワイヤ１０３
の電流を検出する電流検出器１１２の出力信号は割算器
を用いた抵抗検出器１１１の他方の入力端子に入力され
る。抵抗検出器１１１は電圧検出器１１０の出力信号と
電流検出器１１２の出力信号との比から溶接ワイヤ１０
３と母材１０６間の抵抗を演算し、この演算された抵抗
値は微分回路１１３に印加され、この微分回路１１３
で、抵抗検出器１１１で演算された抵 され、設定器１１５によって設定された設定値と比較し
て、抵抗微分値が設定値より大となったとき、この比較
器１１４は制御信号を溶接電源１０１に印加して、スイ
ッチ１２０を低電流側の設定器１２１に切換えて溶接電
源１０１の出力を制御して、溶接ワイヤ１０３の電流を
低減させる。設定器１１５の設定値は溶接ワイヤにくび
れが生じるときの溶接ワイヤと母材間の抵抗値の微分値
に対応して定められる。
なお１２２は溶接時の電流設定器であり、また溶接電源
１０１は誤差増幅器１０１ａに電流設定器１２１、１２
２のいずれかから印加される設定値と電流検出器１１２
から検出される溶接ワイヤ電流との偏差に応じて電力制
御回路１０１ｂの出力電流を電流設定器１２１、１２２
のいずれかで設定された値になるように制御する。
１０１は誤差増幅器１０１ａに電流設定器１２１、１２
２のいずれかから印加される設定値と電流検出器１１２
から検出される溶接ワイヤ電流との偏差に応じて電力制
御回路１０１ｂの出力電流を電流設定器１２１、１２２
のいずれかで設定された値になるように制御する。
上述の装置による溶接において、第３図のａ，ｂ，ｃ，
ｄ，ｅ部の溶接電圧、溶接電流の制御方法は従来のもの
と同じである。
ｄ，ｅ部の溶接電圧、溶接電流の制御方法は従来のもの
と同じである。
第５図において、ｇ１，ｈ１，ｉ１，ｊ１，ｌ１はそれ
ぞれワイヤ突出長が１６mm，２０mm，１２mm，１６mm，
１６mmの時の電流波形であり、ｇ１，ｈ１，ｉ１，
ｊ１，ｌ１は短絡時間が略２msecの電流波形でｊ１は短
絡時間が略３msecのものである。ｇ１〜ｊ１はは短絡電
流が短絡後約１msec経過後から一定に制御されており、
Ｇ11，Ｈ11，Ｉ11，Ｊ11，Ｌ11は、くびれが生じたと判
断された時点の電流値であり、くびれ発生後、電流を低
下させている。ｌ１は１点鎖線で示しており、短絡電流
が時間と共に増加し、くびれ検知後の電流低下波形はｇ
１，ｈ１，ｉ１の波形と重なっている。第６図は、第５
図の電流波形ｇ１，ｈ１，ｉ１，ｊ１，ｌ１に相当する
電圧波形でｇ２，ｈ２，ｉ２，ｊ２，ｌ２はそれぞれワ
イヤ卒出長が１６mm，２０mm，１２mm，１６mm，１６mm
の時の電圧波形である。Ｇ21，Ｈ21，Ｉ21，Ｊ21，Ｌ21
はそれぞれくびれが発生した時点の電圧値である。第７
図は、抵抗波形である。ｇ３，ｈ３，ｉ３，ｊ３，ｌ３
はそれぞれ抵抗変化を示す曲線でＧ31，Ｈ31，Ｉ31，Ｊ
31，Ｌ31はそれぞれくびれが発生した時の抵抗値であ
る。第８図は第７図の抵抗を微分した波形である。これ
らの波形は、曲線ｇ４，ｈ４，ｉ４，ｊ４，ｌ４で表さ
れている。また、Ｇ41，Ｈ41，Ｉ41，Ｊ41，Ｌ41はくび
れが発生した時点のｄＲ／ｄｔの値である。
ぞれワイヤ突出長が１６mm，２０mm，１２mm，１６mm，
１６mmの時の電流波形であり、ｇ１，ｈ１，ｉ１，
ｊ１，ｌ１は短絡時間が略２msecの電流波形でｊ１は短
絡時間が略３msecのものである。ｇ１〜ｊ１はは短絡電
流が短絡後約１msec経過後から一定に制御されており、
Ｇ11，Ｈ11，Ｉ11，Ｊ11，Ｌ11は、くびれが生じたと判
断された時点の電流値であり、くびれ発生後、電流を低
下させている。ｌ１は１点鎖線で示しており、短絡電流
が時間と共に増加し、くびれ検知後の電流低下波形はｇ
１，ｈ１，ｉ１の波形と重なっている。第６図は、第５
図の電流波形ｇ１，ｈ１，ｉ１，ｊ１，ｌ１に相当する
電圧波形でｇ２，ｈ２，ｉ２，ｊ２，ｌ２はそれぞれワ
イヤ卒出長が１６mm，２０mm，１２mm，１６mm，１６mm
の時の電圧波形である。Ｇ21，Ｈ21，Ｉ21，Ｊ21，Ｌ21
はそれぞれくびれが発生した時点の電圧値である。第７
図は、抵抗波形である。ｇ３，ｈ３，ｉ３，ｊ３，ｌ３
はそれぞれ抵抗変化を示す曲線でＧ31，Ｈ31，Ｉ31，Ｊ
31，Ｌ31はそれぞれくびれが発生した時の抵抗値であ
る。第８図は第７図の抵抗を微分した波形である。これ
らの波形は、曲線ｇ４，ｈ４，ｉ４，ｊ４，ｌ４で表さ
れている。また、Ｇ41，Ｈ41，Ｉ41，Ｊ41，Ｌ41はくび
れが発生した時点のｄＲ／ｄｔの値である。
短絡電流を下げてもアークが再生する溶滴のくびれは、
電圧波形で電圧値がＧ21，Ｈ21，Ｉ21，Ｊ21，Ｌ21の時
である。Ｇ21〜Ｌ21の電圧値はワイヤ突出長と短絡時間
で左右されていることがわかる。理論的にはワイヤ突出
長や短絡時間に対応して、検知電圧レベルＧ21〜Ｌ21に
示すレベルに各々変えれば良いが、ワイヤ突出長は溶接
者の手ぶれにより時々刻々変化し、短絡時間も溶融池の
振動やワイヤ送給速度変動などにより主として１〜４ms
ecの間で変動する。従来の技術は、溶接トーチと母材間
の電圧がある一定値になったことで、溶接ワイヤにくび
れが小じたものと判断したため、条件によりくびれ発生
電圧はＧ21〜Ｌ21と変化するので、くびれ発生検出に誤
差を生じくびれ検出が不正確で実施不可能に近いことが
第６図より判る。
電圧波形で電圧値がＧ21，Ｈ21，Ｉ21，Ｊ21，Ｌ21の時
である。Ｇ21〜Ｌ21の電圧値はワイヤ突出長と短絡時間
で左右されていることがわかる。理論的にはワイヤ突出
長や短絡時間に対応して、検知電圧レベルＧ21〜Ｌ21に
示すレベルに各々変えれば良いが、ワイヤ突出長は溶接
者の手ぶれにより時々刻々変化し、短絡時間も溶融池の
振動やワイヤ送給速度変動などにより主として１〜４ms
ecの間で変動する。従来の技術は、溶接トーチと母材間
の電圧がある一定値になったことで、溶接ワイヤにくび
れが小じたものと判断したため、条件によりくびれ発生
電圧はＧ21〜Ｌ21と変化するので、くびれ発生検出に誤
差を生じくびれ検出が不正確で実施不可能に近いことが
第６図より判る。
そこで、この発明においては、第４図の装置に示すよう
に、 （１）抵抗検出器１１１で溶接ワイヤ１０３と母材１０
６間の抵抗Ｒを検出し、微分回路１１３ に達したときくびれが生じたものと判断し溶接電流を下
げれば、ワイヤ突出長ｌや短絡時間に大きく左右される
ことなく、スパッタを減少させることができる。ここで
Ｇ41，Ｈ41，Ｉ41，Ｊ41，Ｌ41はくびれが発生した時点
の抵抗微分値を示す。
に、 （１）抵抗検出器１１１で溶接ワイヤ１０３と母材１０
６間の抵抗Ｒを検出し、微分回路１１３ に達したときくびれが生じたものと判断し溶接電流を下
げれば、ワイヤ突出長ｌや短絡時間に大きく左右される
ことなく、スパッタを減少させることができる。ここで
Ｇ41，Ｈ41，Ｉ41，Ｊ41，Ｌ41はくびれが発生した時点
の抵抗微分値を示す。
上述の値Ｋ１は設定器１１５により設定される。この設
定値として理想的なＫ１値はワイヤ突出長、短絡時間に
よって変化し、それに応じてくびれ発生時のｄＲ／ｄｔ
の値もＧ41〜Ｌ41と変化し、上述のようにその平均値を
用いることができるが、理想的ではない。
定値として理想的なＫ１値はワイヤ突出長、短絡時間に
よって変化し、それに応じてくびれ発生時のｄＲ／ｄｔ
の値もＧ41〜Ｌ41と変化し、上述のようにその平均値を
用いることができるが、理想的ではない。
（２）更により確実にスパッタを減少させるためには、
設定器１１５の設定値として、ワイヤ突出長、短絡時間
に応じた理想的なＫ１値、すなわちくびれ発生時に検出
されるｄＲ／ｄｔ値は、Ｇ41〜Ｌ41のうちくびれに起因
する抵抗微分量とそうでない抵抗微分量を分離した値を
設定しくおくことが望ましい。
設定器１１５の設定値として、ワイヤ突出長、短絡時間
に応じた理想的なＫ１値、すなわちくびれ発生時に検出
されるｄＲ／ｄｔ値は、Ｇ41〜Ｌ41のうちくびれに起因
する抵抗微分量とそうでない抵抗微分量を分離した値を
設定しくおくことが望ましい。
第７図に見られるようにくびれ発生時点より前の時点
で、短絡後一定時間経過し、短絡電流が印加された後は
抵抗はわずかに上昇している。この抵抗上昇はくびれに
関係ないものであるが、ワイヤ突出長、短絡時間によっ
て変わっている。この抵抗変化量は、第８図の抵抗微分
値で表わすとそれぞれ概ねＧ42〜Ｌ42の値となってい
る。この抵抗微分値は、後述するようにワイヤ突出長の
抵抗が短絡電流に対応して上昇していることを意味す
る。従ってくびれに起因した抵抗微分値をＫ２とするＫ
２≒Ｇ41−Ｇ42≒………≒Ｌ41−Ｌ42でほぼ一定であ
る。
で、短絡後一定時間経過し、短絡電流が印加された後は
抵抗はわずかに上昇している。この抵抗上昇はくびれに
関係ないものであるが、ワイヤ突出長、短絡時間によっ
て変わっている。この抵抗変化量は、第８図の抵抗微分
値で表わすとそれぞれ概ねＧ42〜Ｌ42の値となってい
る。この抵抗微分値は、後述するようにワイヤ突出長の
抵抗が短絡電流に対応して上昇していることを意味す
る。従ってくびれに起因した抵抗微分値をＫ２とするＫ
２≒Ｇ41−Ｇ42≒………≒Ｌ41−Ｌ42でほぼ一定であ
る。
溶接ワイヤ突出部の抵抗変化は、短絡電流によりこの部
分の温度が上昇し、鋼は温度が上昇すると抵抗が増加す
るために起こるもので概ね下式にて表現される。
分の温度が上昇し、鋼は温度が上昇すると抵抗が増加す
るために起こるもので概ね下式にて表現される。
いま、ｌ１を除き短絡電流Ｉｐは一定になるように制御
しており、かつワイヤ径が決まっているので、 とおくと、 ΔＲ＝ｋＲΔＴ から ΔＲ／Δｔ＝ｋＲ すなわちくびれに関係ない、ワイヤ突出長加熱による抵
抗変化に起因する抵抗微分値ｄＲ／ｄｔ＝ΔＲ／Δｔ＝
ｋＲとみなすことができる。
しており、かつワイヤ径が決まっているので、 とおくと、 ΔＲ＝ｋＲΔＴ から ΔＲ／Δｔ＝ｋＲ すなわちくびれに関係ない、ワイヤ突出長加熱による抵
抗変化に起因する抵抗微分値ｄＲ／ｄｔ＝ΔＲ／Δｔ＝
ｋＲとみなすことができる。
このｋＲ値は第８図においてＧ42〜Ｊ42の値に相当して
いる。従って抵抗検出値にある定数ｋを乗算した値ｋＲ
を用いてｄＲ／ｄｔ≧Ｋ２＋ｋＲの時くびれが生じたも
のと判断し、電流を下げれば、ワイヤ突出長や短絡時間
に左右されずにスパッタを減少させることが更に確実に
なる。
いる。従って抵抗検出値にある定数ｋを乗算した値ｋＲ
を用いてｄＲ／ｄｔ≧Ｋ２＋ｋＲの時くびれが生じたも
のと判断し、電流を下げれば、ワイヤ突出長や短絡時間
に左右されずにスパッタを減少させることが更に確実に
なる。
第９図は上述の設定値を得る回路の一例を示しており、
抵抗検出器１１１の信号は微分回路１１３に印加される
とともに、増幅器１１６にも印加され、この増幅器１１
６からｋＲを示す信号が得られる。このｋＲは加算器１
１７に印加され、加算器１１７は設定器１１５から印加
される定数Ｋ２との和を演算し、Ｋ２＋ｋＲを出力す
る。この出力は比較器１１４に印加される。
抵抗検出器１１１の信号は微分回路１１３に印加される
とともに、増幅器１１６にも印加され、この増幅器１１
６からｋＲを示す信号が得られる。このｋＲは加算器１
１７に印加され、加算器１１７は設定器１１５から印加
される定数Ｋ２との和を演算し、Ｋ２＋ｋＲを出力す
る。この出力は比較器１１４に印加される。
上述の設定値ｋを与えるＩＰは平均溶接電流を変えると
その最適値が変化して来る。平均電流はワイヤ送給速度
に略比例するのでワイヤ送給速度により変化すると言て
も良い。ＩＰ＝一定とした時（２）式が成立したわけで
あるからＩＰが他の値になった時は、ｋの値を変更して
溶接を行う必要がある。もちろん使用する範囲内の代表
値ＩＰの平均値の時のｋ値を用いても大きな誤差は生じ
ないが、更に精度を高めるため、ワイヤ送給速度に応じ
てＩＰを決定してそれに応じてｋ値が設定されるように
しても良く、この制御は大幅なコストアップにはつなが
らない。
その最適値が変化して来る。平均電流はワイヤ送給速度
に略比例するのでワイヤ送給速度により変化すると言て
も良い。ＩＰ＝一定とした時（２）式が成立したわけで
あるからＩＰが他の値になった時は、ｋの値を変更して
溶接を行う必要がある。もちろん使用する範囲内の代表
値ＩＰの平均値の時のｋ値を用いても大きな誤差は生じ
ないが、更に精度を高めるため、ワイヤ送給速度に応じ
てＩＰを決定してそれに応じてｋ値が設定されるように
しても良く、この制御は大幅なコストアップにはつなが
らない。
電流を一定にしない場合すなわち第４図のｌ１のように
時間と共に電流が増加するような波形の場合、（１）式
のＩＰが短絡時間中変化しているので抵抗加熱分のｄＲ
／ｄｔ＝ｋＲのｋが時間的に変化するが、この場合に
は、ｋ値を電流を検出してＩＰ ２に比例した値に設定し
てもよい。さらに溶接電圧ＶＰの２乗値ＶＰ ２に応じて
ｋ値を設定してもよい。
時間と共に電流が増加するような波形の場合、（１）式
のＩＰが短絡時間中変化しているので抵抗加熱分のｄＲ
／ｄｔ＝ｋＲのｋが時間的に変化するが、この場合に
は、ｋ値を電流を検出してＩＰ ２に比例した値に設定し
てもよい。さらに溶接電圧ＶＰの２乗値ＶＰ ２に応じて
ｋ値を設定してもよい。
［実験結果］ 溶接電流を１５０Ａ、溶接電圧を２０Ｖ、溶接ワイヤ送
給速度を２０cm／min、シールドガスＣＯ２２Ｏｌ／mi
n、の条件で１．２mmφの溶接ワイヤを用い、１２mm厚
の母材に半自動溶接でビードオンプレート溶接を１０分
間行いシールドノズルに付着したスパッタ量を比較し
た。
給速度を２０cm／min、シールドガスＣＯ２２Ｏｌ／mi
n、の条件で１．２mmφの溶接ワイヤを用い、１２mm厚
の母材に半自動溶接でビードオンプレート溶接を１０分
間行いシールドノズルに付着したスパッタ量を比較し
た。
なお、溶接電源として （Ｉ）市販サイリスタ型溶接電源（くびれ検出による溶
接電流の制御なし） （II）本発明による第１の装置：第３図のｄのタイミン
グにおいて溶接ワイヤと母材間の抵抗Ｒについて （Ｋ１＝３．３ｍΩ／msec）となったとき溶接ワイヤ電
流を５０Ａに低下する。
接電流の制御なし） （II）本発明による第１の装置：第３図のｄのタイミン
グにおいて溶接ワイヤと母材間の抵抗Ｒについて （Ｋ１＝３．３ｍΩ／msec）となったとき溶接ワイヤ電
流を５０Ａに低下する。
（III）本発明による第２の装置：第３図のｄのタイミ
ングにおいて、 （Ｋ２＝２．３ｍΩ／msec，Ｒ＝０．０５８Ω，ｋ＝
０．０１６）となったとき溶接ワイヤ電流を５０Ａに低
下する。
ングにおいて、 （Ｋ２＝２．３ｍΩ／msec，Ｒ＝０．０５８Ω，ｋ＝
０．０１６）となったとき溶接ワイヤ電流を５０Ａに低
下する。
この実験により下表のような結果を得た。
［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明は短絡移行溶接において、
短絡からアーク再発生の間に生じる溶接 減するようにしたから、溶接ワイヤのくびれの発生を確
実に検知し、これに対応して電流を低減することによ
り、スパッタの発生を低減させることができ、結果的に
高品質の溶接が行えるとともに、溶接作業能率を向上す
ることができる。
短絡からアーク再発生の間に生じる溶接 減するようにしたから、溶接ワイヤのくびれの発生を確
実に検知し、これに対応して電流を低減することによ
り、スパッタの発生を低減させることができ、結果的に
高品質の溶接が行えるとともに、溶接作業能率を向上す
ることができる。
なお、一般にチョッパやインバータによるパルス幅制御
により電流や電圧を制御する電源は、リアクトルなどで
平滑にしても電流、電圧にはリップルを含んでいる。こ
のような電源を溶接電源として用いた場合でも、この発
明のように抵抗の時間変化の大きさによって溶接ワイヤ
のくびれを検出する場合には、抵抗は電圧／電流で求め
られるから、電流リップルの影響は除去されて、くびれ
検出へのリップルによる誤差は含まれず、したがってく
びれ検出のタイミングも正確になる。
により電流や電圧を制御する電源は、リアクトルなどで
平滑にしても電流、電圧にはリップルを含んでいる。こ
のような電源を溶接電源として用いた場合でも、この発
明のように抵抗の時間変化の大きさによって溶接ワイヤ
のくびれを検出する場合には、抵抗は電圧／電流で求め
られるから、電流リップルの影響は除去されて、くびれ
検出へのリップルによる誤差は含まれず、したがってく
びれ検出のタイミングも正確になる。
第１図は短絡移行溶接の一例を示す波形図、第２図は溶
接装置の概略を示す電気回路図、第３図は短絡移行溶接
の電圧、電流波形を溶接ワイヤの状態と併せて示す図、
第４図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第５図
ないし第８図は溶接ワイヤの抵抗変化を示すグラフ、第
９図は第４図の実施例の変形例を示すブロック図であ
る。 １０１…溶接電源、１０３…溶接ワイヤ、 １０６…母材、１１０…電圧検出器、 １１２…電流検出器、１１１…抵抗検出器、 １１３…微分回路、１１４…比較器。
接装置の概略を示す電気回路図、第３図は短絡移行溶接
の電圧、電流波形を溶接ワイヤの状態と併せて示す図、
第４図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第５図
ないし第８図は溶接ワイヤの抵抗変化を示すグラフ、第
９図は第４図の実施例の変形例を示すブロック図であ
る。 １０１…溶接電源、１０３…溶接ワイヤ、 １０６…母材、１１０…電圧検出器、 １１２…電流検出器、１１１…抵抗検出器、 １１３…微分回路、１１４…比較器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 正晴 神奈川県鎌倉市手広731−１ (56)参考文献 特開 昭57−199565（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−29575（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】短絡を伴う溶接に用いる電源の制御方法に
おいて、短絡時の溶接ワイヤと母材間の抵抗の時間的変
化ｄＲ／ｄｔが溶接ワイヤと母材間の抵抗に定数を乗じ
たものと一定値との和である設定値を越えたとき、電源
の出力電流を低減することを特徴とする短絡移行溶接電
源の制御方法。 - 【請求項２】出力電流可変の溶接電源と、溶接ワイヤと
母材間の抵抗を検出する抵抗検出手段と、検出された抵
抗値の時間的変化量を演算する手段と、抵抗の時間的変
化が設定手段で設定された溶接ワイヤと母材間の抵抗に
定数を乗じたものと一定値との和である設定値を越えた
ことを検出する比較手段とを備え、比較手段の信号によ
って溶接電源の出力電流を低減することを特徴とする短
絡移行溶接電源の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58074529A JPH069741B2 (ja) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | 短絡移行溶接電源の制御方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58074529A JPH069741B2 (ja) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | 短絡移行溶接電源の制御方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59199173A JPS59199173A (ja) | 1984-11-12 |
| JPH069741B2 true JPH069741B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=13549919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58074529A Expired - Lifetime JPH069741B2 (ja) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | 短絡移行溶接電源の制御方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH069741B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6906284B2 (en) | 1998-12-24 | 2005-06-14 | You-Chul Kim | Arc welding method |
| WO2000038870A1 (en) * | 1998-12-24 | 2000-07-06 | Matsuo, Kojun | Arc welding method |
| WO2005030421A1 (en) | 2003-09-26 | 2005-04-07 | Tsinghua University | Method and system for reducing spatter in short circuit transition procedure for gas-shielded welding |
| JP4875390B2 (ja) * | 2006-03-27 | 2012-02-15 | 株式会社ダイヘン | 消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE425222B (sv) * | 1978-05-30 | 1982-09-13 | Thermal Dynamics Corp | Anordning for kortbagsvetsning |
| JPS57199565A (en) * | 1981-06-02 | 1982-12-07 | Toyota Motor Corp | Short circuit transfer arc welding machine |
| JPS5829575A (ja) * | 1981-08-13 | 1983-02-21 | Murase Kogyo Kk | 溶接用電源装置 |
-
1983
- 1983-04-26 JP JP58074529A patent/JPH069741B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59199173A (ja) | 1984-11-12 |
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