JPH0822460B2 - 消耗電極式パルス溶接用電源 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は溶接電流をパルス部とベース部に分け互換に
出力することにより溶接用ワイヤ先端の溶融部をスプレ
ー状に離脱せしめて溶接をおこなう消耗電極式パルス溶
接用電源に関するものである。

従来の技術 従来の消耗電極式パルス溶接用電源のパルス電流立上
り勾配やパルス電流立下り勾配は溶接アークと直列に接
続された溶接用電源内のリアクタにより決定されてい
た。従って、これら勾配を変化させるためにはリアクタ
の巻数を変化させて延長ケーブル使用によるパルス電流
勾配の鈍化やアーク特性改善のため対応していた。ま
た、溶接出力制御素子を詳細に制御してパルス電流の立
上り勾配や立下り勾配を変化させ、アークブロー現象防
止やアーク特性改善をはかっていた従来のパルス溶接用
電源も、これら勾配の制御は溶接出力を設定する出力調
整器の設定値とは全く関係なく状況に応じて手動設定し
ていた。

発明が解決しようとする問題点 パルス溶接の使用目的は本来、スプレー移行しない低
速度ワイヤ送給量領域（低電流領域）において急峻なパ
ルス電流の立上りやピーク値を印加することにより強制
的にスプレー移行させてスパッタの低減やビード形状制
御、溶着効率の向上をはかるためのものである。しか
し、ワイヤ材料とワイヤ径で決まるスプレー臨界電流値
を越えると特に溶接出力をパルス状に印加しないでもス
プレー移行することが従来から知られている。このスプ
レー臨界電流値以上の領域ではむしろ溶接出力を急峻な
パルス状としない方が溶接結果や作業性が芳しい。たと
えば溶接ビードにおいては溶接電流をパルス状に加える
よりも平坦に加える方が溶融池のアーク力による振動が
少く、結果として良好な溶接ビードが得られる。また、
アーク音においても急峻なパルス電流を加えるほど金属
的な大きな音となり作業環境上好ましくない。従って従
来のパルス溶接用電源では低電流域でのスプレー移行の
促進のためには溶接アークと直列に接続された溶接用電
源内のリアクタの巻数を減じ、高電流域では逆にリアク
タの巻数を増加させたり、パルス印加しないMAG（MIG）
溶接に切換えて対処しなければならなかった。

問題点を解決するための手段 本発明は前記問題点の解決のため、溶接電流を入力と
し、パルス電流部の電流設定値とベース電流部の電流設
定値との二値を交互に設定する電流設定値信号と、ベー
ス部からパルス部に移行する時のパルス電流の立上り速
度を設定するパルス立上り勾配設定信号と、パルス部か
らベース部に移行する時のパルス電流の立下り速度を設
定するパルス立下り勾配設定信号とを出力する演算回路
部と、前記電流設定値信号と前記パルス立上り勾配設定
信号と前記パルス立下り勾配設定信号とを入力とし、前
記電流設定値信号がベース部からパルス部に移行した時
に前記パルス立上り勾配設定信号により決められる時間
的勾配を持ってベース部からパルス部への電流設定値と
なる電流命令値信号を出力し、前記電流設定値信号がパ
ルス部からベース部に移行した時に前記パルス立下り勾
配設定信号により決められる時間的勾配を持ってパルス
部からベース部への電流設定値となる電流命令値信号を
出力するパルス勾配制御回路部と、前記電流命令値信号
と溶接電流値検出回路部からの電流検出値信号とを入力
とし、電流命令値と電流検出値とを比較して溶接電流値
が電流命令値と一致するように制御して溶接出力制御素
子に制御信号を出力する比較制御回路部とを備え、前記
溶接電流が小なる場合には前記パルス立上り勾配設定信
号により決められる時間的勾配および前記パルス立下り
勾配設定信号により決められる時間的勾配を急峻な大な
る値とし、前記溶接電流が大なる場合には前記パルス立
上り勾配設定信号により決められる時間的勾配および前
記パルス立下り勾配設定信号により決められる時間的勾
配を緩慢な小なる値とした 作用 前記構成により、溶接電流が小なる場合にはパルス立
上り勾配、パルス立下り勾配を急峻な大なる値とし、パ
ルス力の強いスプレー移行の円滑な溶接とすることがで
きる。逆に溶接電流が大なる場合はパルス立上り勾配、
パルス立下り勾配共に緩慢な小なる値とし、この結果溶
融池の振動が抑制されて良好な溶接ビードを実現すると
共に、金属的なアーク音を低減することができる。

実施例 第１図に本発明による実施例を示す。図において、１
は溶接用電源の入力端子、２は溶接用主変圧器部、３は
整流、平滑回路部、４は溶接出力制御素子、５は電流回
生用ダイオード、６はリアクトル、７は分流器、８は溶
接用電源の出力端子、９は通電用コンタクトチップ、10
は溶接用ワイヤ、11は被溶接物、12は溶接電流値検出回
路部、13は比較制御回路部、14はパルス勾配制御回路
部、15は演算回路部、16は溶接出力調整器である。

作業者が設定する溶接出力調整器16からの出力調整信
号により演算回路部15はワイヤ送給速度（溶接電流）の
設定値を読取ることができる。これによりパルス周波
数、パルス電流、ベース電流等を決定して出力するので
あるが、同時にワイヤ送給量に応じてスプレー臨界電流
よりも小なる溶接電流が設定されるほど急峻な大なる値
のパルス立上り勾配設定信号とパルス立下り勾配設定信
号を出力する。ワイヤ送給量が大に設定され、スプレー
臨界電流よりも大なる溶接電流が設定されるほど緩慢な
小なる値のパルス立上り勾配設定信号とパルス立下り勾
配を出力する。第２図ａは前者の場合、第２図ｂは後者
の場合の演算回路部15の入出力信号例である。このよう
な動作をする演算回路部15はマイクロコンピューター等
で容易に実現することができる。第３図は演算回路部15
にマイクロコンピュータを使用した場合の実施例であ
り、15aはアナログ信号である出力調整信号をディジタ
ル信号に変換しマイコンに取り入れる入力ポートを兼用
するアナログ／ディジタル変換回路部、15bはディジタ
ル信号の出力調整信号により出力調整値に応じてパルス
立上り勾配設定信号をパルス立上り勾配出力ポート15c
に、パルス立下り勾配設定信号をパルス立下り勾配出力
ポート15dに、パルス部電流設定信号を出力ポートとデ
ィジタル／アナログ変換器を兼ねたパルス電流設定出力
ポート15eに、ベース部電流設定信号を出力ポートとデ
ィジタル／アナログ変換器を兼ねたベース電流設定出力
ポート15fに、パルス周期とその中におけるパルス部と
ベース部の時間的配分とを設定する信号を出力ポートと
タイマ回路を兼ねたインターバルタイマ回路部15gとに
出力するCPU部である。これを実現するプログラムは出
力調整値信号をアドレスとし、そのアドレス内にパルス
立上り勾配設定値やパルス立下り勾配設定値のデータを
テーブルとして予め格納しておくことにより容易に実現
できる。15gはプログラム可能なタイマICで構成される
インターバルタイマ回路で、これも前記と同様にデータ
テーブル方式により容易に適正なパルス周期時間、その
中におけるパルス部とベース部の時間的な配分をプログ
ラムで設定できる。15hは前記インターバルタイマ回路1
5gの出力により前記パルス電流設定信号か前記ベース電
流設定信号かのいずれかを選択して電流設定値信号とし
て出力するスイッチ素子である。以上の実施例により第
２図の波形を実現できる。

演算回路部15から出力された電流設定値信号、パルス
立上り勾配設定信号、パルス立下り勾配設定信号はパル
ス勾配制御回路部14に入力され、第４図に示すような立
上り勾配、立下り勾配を有した電流命令値信号として出
力される。第４図に示す入出力波形は第５図の実施例に
て実現される。第５図において14a,14bはディジタル信
号であるＤ入力によりア〜ケのいずれかの交叉点のスイ
ッチがONするクロスポイントスイッチICである。これと
抵抗14c,14dの抵抗値の組合わせにより任意の直列抵抗
値が選択できる。これとダイオード14e,14f、コンデン
サ14gによりCRの充放電回路を形成し、パルス立上り部
の勾配は14a,14c,14e,14gにて、パルス立下り部の勾配
は14b,14d,14f,14gにて形成され、第４図の如き入出力
信号波形を実現することができる。

溶接電流値を分流器７により検出された信号は溶接電
流値検出回路部12にて制御回路で扱い易いレベルに増幅
された電流検出値信号は前記パルス勾配制御回路部14か
らの出力である電流命令値と共に比較制御回路部13に入
力され、比較制御されて電流命令値が電流検出値信号よ
りも大である時はＬレベル、小である時はＨレベルの信
号として溶接出力制御素子４に制御信号を出力する。従
って溶接出力制御素子４のトランジスタはそのベース端
子入力がＬの時はOFF、Ｈの時はONとなって溶接出力を
電流命令値信号と同等の波形となるようフィードバック
制御される。第５図の比較制御回路部13の入出力波形は
第６図の如くとなる。なお、第５図のa,bは第２図のa,b
に対応する。この動作を実現する実施例としては市販の
演算比較器にて容易にできるので具体回路の実施例は省
略する。

以上の実施例により前記作用は実現される。なお、第
１図の構成例としてトランジスタによるチョッパー方式
を示したがこれをインバータ方式としても本発明の主旨
に変りない。

発明の効果 以上のように、本発明によればワイヤ送給量の低い低
電流領域では急峻な立上り、立下り勾配のパルス波形と
できる結果、スプレー移行の安定化がはかれ、ワイヤ送
給量の大なる高電流領域では緩慢な立上り、立下り勾配
のパルス波形とできる結果、ビード外観向上や溶接音低
減がはかれ、産業界に貢献するものは大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す消耗電極式パルス溶接用
電源のブロック構成図、第２図は同電源の演算回路部に
おける入出力信号波形図、第３図は同演算回路部のブロ
ック構成図、第４図は同電源のパルス勾配制御回路部に
おける入出力信号波形図、第５図は同パルス勾配制御回
路部の回路図、第６図は同電源の比較制御回路部におけ
る入出力信号波形図である。 ４……溶接出力制御素子、12……溶接電流値検出回路、
13……比較制御回路部、14……パルス勾配制御回路部、
15……演算回路部、16……溶接出力調整器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−112976（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−118866（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−267084（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶接電流を入力とし、パルス電流部の電流
   設定値とベース電流部の電流設定値との二値を交互に設
   定する電流設定値信号と、ベース部からパルス部に移行
   する時のパルス電流の立上り速度を設定するパルス立上
   り勾配設定信号と、パルス部からベース部に移行する時
   のパルス電流の立下り速度を設定するパルス立下り勾配
   設定信号とを出力する演算回路部と、前記電流設定値信
   号と前記パルス立上り勾配設定信号と前記パルス立下り
   勾配設定信号とを入力とし、前記電流設定値信号がベー
   ス部からパルス部に移行した時に前記パルス立上り勾配
   設定信号により決められる時間的勾配を持ってベース部
   からパルス部への電流設定値となる電流命令値信号を出
   力し、前記電流設定値信号がパルス部からベース部に移
   行した時に前記パルス立下り勾配設定信号により決めら
   れる時間的勾配を持ってパルス部からベース部への電流
   設定値となる電流命令値信号を出力するパルス勾配制御
   回路部と、前記電流命令値信号と溶接電流値検出回路部
   からの電流検出値信号とを入力とし、電流命令値と電流
   検出値とを比較して溶接電流値が電流命令値と一致する
   ように制御して溶接出力制御素子に制御信号を出力する
   比較制御回路部とを備え、前記溶接電流が小なる場合に
   は前記パルス立上り勾配設定信号により決められる時間
   的勾配および前記パルス立下り勾配設定信号により決め
   られる時間的勾配を急峻な大なる値とし、前記溶接電流
   が大なる場合には前記パルス立上り勾配設定信号により
   決められる時間的勾配および前記パルス立下り勾配設定
   信号により決められる時間的勾配を緩慢な小なる値とし
   た消耗電極式パルス溶接用電源。