JPH0829412B2 - ア−ク溶接機 - Google Patents
ア−ク溶接機Info
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- JPH0829412B2 JPH0829412B2 JP10514687A JP10514687A JPH0829412B2 JP H0829412 B2 JPH0829412 B2 JP H0829412B2 JP 10514687 A JP10514687 A JP 10514687A JP 10514687 A JP10514687 A JP 10514687A JP H0829412 B2 JPH0829412 B2 JP H0829412B2
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- Japan
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- time period
- arc
- welding
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は消耗電極である溶接用ワイヤを自動送給する
と共に被溶接物である母材にワイヤ溶滴を移行させるア
ーク溶接機の溶接時に発生するスパッタ発生量を低減せ
しめるアーク溶接機に関するものである。
と共に被溶接物である母材にワイヤ溶滴を移行させるア
ーク溶接機の溶接時に発生するスパッタ発生量を低減せ
しめるアーク溶接機に関するものである。
従来の技術 パルスアーク溶接に関する従来の技術は、ワイヤが母
材に接触短絡しているか非接触でアーク発生しているか
の溶接部の状態に関係なく、溶接機の内部で作成したタ
イミングによりパルス電流印加しておこなっていた。
材に接触短絡しているか非接触でアーク発生しているか
の溶接部の状態に関係なく、溶接機の内部で作成したタ
イミングによりパルス電流印加しておこなっていた。
発明が解決しようとする問題点 従来のパルスアーク溶接機は前述の如く、溶接部の状
態に関係なく、溶接機の内部で作成したタイミングによ
りパルス電流印加するために、平均溶接電圧値を低く設
定した時、すなわち、溶接ワイヤ先端が母材に非接触で
溶接ワイヤ先端の溶融塊をすべてスプレー状にして母材
に移行する(スプレー移行)のではなく、溶接ワイヤ先
端が母材に接触してワイヤ先端の溶融塊を接触短絡電流
によるピンチ力や溶融金属の表面張力により母材に移行
する(短絡移行)確率が高まった時、短絡移行によるス
パッタ発生が多くなってくる。この平均溶接電圧値を低
く設定するのは溶接速度が速くなり、アンダーカットな
どの溶接欠陥を防止するためにおこなわれるが、同時に
多大のスパッタを発生させ、低スパッタなパルスアーク
溶接の長所を損う結果となる。特に溶接部の状態に関係
なくパルス電流を印加するためにスパッタ発生は一層、
顕著なものとなる。このことを第7図を用いて説明す
る。
態に関係なく、溶接機の内部で作成したタイミングによ
りパルス電流印加するために、平均溶接電圧値を低く設
定した時、すなわち、溶接ワイヤ先端が母材に非接触で
溶接ワイヤ先端の溶融塊をすべてスプレー状にして母材
に移行する(スプレー移行)のではなく、溶接ワイヤ先
端が母材に接触してワイヤ先端の溶融塊を接触短絡電流
によるピンチ力や溶融金属の表面張力により母材に移行
する(短絡移行)確率が高まった時、短絡移行によるス
パッタ発生が多くなってくる。この平均溶接電圧値を低
く設定するのは溶接速度が速くなり、アンダーカットな
どの溶接欠陥を防止するためにおこなわれるが、同時に
多大のスパッタを発生させ、低スパッタなパルスアーク
溶接の長所を損う結果となる。特に溶接部の状態に関係
なくパルス電流を印加するためにスパッタ発生は一層、
顕著なものとなる。このことを第7図を用いて説明す
る。
第7図a,bはいずれも短絡移行混じりの平均溶接電圧
値を低く設定した時の従来のパルスアーク溶接機の溶接
電流波形の時間推移と溶接部の溶滴移行状態の時間推移
とを対応させて示している。第7図において、9は溶接
用ワイヤ、10は母材、91は溶接アーク、92はスパッタを
示している。第7図aは溶接用ワイヤ9が母材10に接触
短絡したまま次のパルス電流印加をした場合で、溶融金
属はパルス電流の強力なピンチ力により、時刻t6におい
てスパッタ92の飛散を伴って短絡解除される。第7図b
は次のパルス電流印加の直前の時刻t5において短絡解除
した場合で、溶接ワイヤ先端の溶融部形状や移行した溶
融金属の形状が針状となって整う前に次のパルス電流印
加がおこなわれるのでパルス電流により時刻t6において
多大なスパッタ92が発生する。
値を低く設定した時の従来のパルスアーク溶接機の溶接
電流波形の時間推移と溶接部の溶滴移行状態の時間推移
とを対応させて示している。第7図において、9は溶接
用ワイヤ、10は母材、91は溶接アーク、92はスパッタを
示している。第7図aは溶接用ワイヤ9が母材10に接触
短絡したまま次のパルス電流印加をした場合で、溶融金
属はパルス電流の強力なピンチ力により、時刻t6におい
てスパッタ92の飛散を伴って短絡解除される。第7図b
は次のパルス電流印加の直前の時刻t5において短絡解除
した場合で、溶接ワイヤ先端の溶融部形状や移行した溶
融金属の形状が針状となって整う前に次のパルス電流印
加がおこなわれるのでパルス電流により時刻t6において
多大なスパッタ92が発生する。
本発明は前記、従来のパルスアーク溶接機の問題点を
解決するためにおこなったもので、高速溶接時のように
平均溶接電圧を低く設定して短絡移行混じりの溶接とな
ってもスパッタ発生の少いアーク溶接機を実現しようと
するものである。
解決するためにおこなったもので、高速溶接時のように
平均溶接電圧を低く設定して短絡移行混じりの溶接とな
ってもスパッタ発生の少いアーク溶接機を実現しようと
するものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明のアーク溶接機は
消耗電極である溶接用ワイヤが被溶接物である母材に接
触短絡しているか非接触でアーク発生中であるかを判定
してアーク・短絡判定信号を出力するアーク・短絡判定
回路部と、前記アーク・短絡判定信号を入力信号の一つ
として、接触短絡が所定の第1時限以下の場合に所定の
基本パルス周期である第3時限内をパルス電流部とベー
ス電流部とで時分割して出力して溶接ワイヤをスプレー
移行させて溶接するためのパルスアーク溶接波形を指示
し、接触短絡が前記第1時限以上の場合にこの第1時限
の経過時点から溶接ワイヤを短絡移行させて溶接する短
絡移行溶接波形を指示し、この接触短絡が解除してアー
ク発生後、所定の第2時限が経過するまで前記短絡移行
溶接波形を指示し続ける波形切換信号と、パルスアーク
溶接のパルス電流印加の時間起点を指示するパルス同期
信号とを出力するディップ・パルス制御回路部と、前記
パルス同期信号を入力信号の一つとして、前記第3時限
内をパルス電流部とベース電流部として時分割したパル
ス制御信号を出力するパルス波形回路部と、前記アーク
・短絡判定信号を入力信号の一つとして接触短絡中は溶
接出力をパルス電流の立上り速度より速くない所定の第
1軌跡に従って定電流出力を指示し、アーク再生後のア
ーク発生中は溶接電流を低下させる第3の溶接出力制御
を指示するディップ制御信号を出力するディップ波形回
路部と、前記波形切換信号により前記パルス制御信号か
前記ディップ制御信号かのいずれか一方を溶接出力制御
素子を駆動する駆動回路部に選択して入力する切換素子
とを備えてなるものである。
消耗電極である溶接用ワイヤが被溶接物である母材に接
触短絡しているか非接触でアーク発生中であるかを判定
してアーク・短絡判定信号を出力するアーク・短絡判定
回路部と、前記アーク・短絡判定信号を入力信号の一つ
として、接触短絡が所定の第1時限以下の場合に所定の
基本パルス周期である第3時限内をパルス電流部とベー
ス電流部とで時分割して出力して溶接ワイヤをスプレー
移行させて溶接するためのパルスアーク溶接波形を指示
し、接触短絡が前記第1時限以上の場合にこの第1時限
の経過時点から溶接ワイヤを短絡移行させて溶接する短
絡移行溶接波形を指示し、この接触短絡が解除してアー
ク発生後、所定の第2時限が経過するまで前記短絡移行
溶接波形を指示し続ける波形切換信号と、パルスアーク
溶接のパルス電流印加の時間起点を指示するパルス同期
信号とを出力するディップ・パルス制御回路部と、前記
パルス同期信号を入力信号の一つとして、前記第3時限
内をパルス電流部とベース電流部として時分割したパル
ス制御信号を出力するパルス波形回路部と、前記アーク
・短絡判定信号を入力信号の一つとして接触短絡中は溶
接出力をパルス電流の立上り速度より速くない所定の第
1軌跡に従って定電流出力を指示し、アーク再生後のア
ーク発生中は溶接電流を低下させる第3の溶接出力制御
を指示するディップ制御信号を出力するディップ波形回
路部と、前記波形切換信号により前記パルス制御信号か
前記ディップ制御信号かのいずれか一方を溶接出力制御
素子を駆動する駆動回路部に選択して入力する切換素子
とを備えてなるものである。
作用 上記構成により、所定の第1時限以上の接触短絡がな
ければ第3時限によりパルス電流とベース電流とを交互
に出力することをくり返し、第1時限以上の接触短絡が
あれば、この後の接触短絡期間中の溶接出力をパルス電
流の立上り速度より速くない所定の第1の軌跡に従って
定電流制御し、第1時限以上の接触短絡の後にアーク再
生すればアーク再生時を時間起点として第2時限を時計
数開始すると共に、第2時限内に第1時限以上の接触短
絡がなければ溶接電流を低下させる第3の溶接出力制御
を第2時限内におこなった後に前記第3時限内の動作に
戻り、第2時限内に第1時限以上の接触短絡があれば前
記第1時限以上の接触短絡がある場合の動作をくり返
す。
ければ第3時限によりパルス電流とベース電流とを交互
に出力することをくり返し、第1時限以上の接触短絡が
あれば、この後の接触短絡期間中の溶接出力をパルス電
流の立上り速度より速くない所定の第1の軌跡に従って
定電流制御し、第1時限以上の接触短絡の後にアーク再
生すればアーク再生時を時間起点として第2時限を時計
数開始すると共に、第2時限内に第1時限以上の接触短
絡がなければ溶接電流を低下させる第3の溶接出力制御
を第2時限内におこなった後に前記第3時限内の動作に
戻り、第2時限内に第1時限以上の接触短絡があれば前
記第1時限以上の接触短絡がある場合の動作をくり返
す。
実施例 以下、本発明の実施例について添付図面を参照して説
明する。
明する。
第1図において、1はアーク溶接機の入力端子、2は
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はリアクトル、6は分流器、7は出力端子、8は
通電用コンタクトチップ、9は溶接用ワイヤ、10は母材
である。11は溶接電流値検出回路部、12は溶接電圧値検
出回路部である。
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はリアクトル、6は分流器、7は出力端子、8は
通電用コンタクトチップ、9は溶接用ワイヤ、10は母材
である。11は溶接電流値検出回路部、12は溶接電圧値検
出回路部である。
13はアーク・短絡判定回路部で、アーク・短絡判定信
号VASを出力する。14はディップ・パルス制御回路部
で、パルス同期信号Vtpと波形切換信号VF2とを出力す
る。
号VASを出力する。14はディップ・パルス制御回路部
で、パルス同期信号Vtpと波形切換信号VF2とを出力す
る。
15はパルス波形回路部で、パルス制御信号Vpを出力す
る。16はディップ波形回路部で、ディップ制御信号Vdを
出力する。17は切換素子で前記波形切換信号のH,Lの状
態によって前記パルス制御信号Vpか前記ディップ制御信
号Vdかのいずれか一方を選択して駆動信号VQとして出力
する。18は前記駆動信号VQに対応して前記溶接出力制御
素子4を駆動する駆動回路部である。なお、図中、Iaは
溶接電流、Vaは溶接電圧を示す。
る。16はディップ波形回路部で、ディップ制御信号Vdを
出力する。17は切換素子で前記波形切換信号のH,Lの状
態によって前記パルス制御信号Vpか前記ディップ制御信
号Vdかのいずれか一方を選択して駆動信号VQとして出力
する。18は前記駆動信号VQに対応して前記溶接出力制御
素子4を駆動する駆動回路部である。なお、図中、Iaは
溶接電流、Vaは溶接電圧を示す。
第2図は第1図の各信号、各出力の時間的な推移を示
すタイムチャートで、第2図の各波形の見出しの記号は
第1図中に記載されている同記号の信号、出力に対応す
る。
すタイムチャートで、第2図の各波形の見出しの記号は
第1図中に記載されている同記号の信号、出力に対応す
る。
第2図のT1期間は前記第3時限内に接触短絡がなかっ
た場合で、アーク・短絡判定回路部13はアークの状態を
示すHレベルのアーク・短絡判定信号VASを出力したま
まとなる。これによりディップ・パルス制御回路部14は
波形切換信号VF2をLレベルのパルス溶接モードのまま
であることを出力すると共に、時刻t10でパルス電流印
加開始を指示するパルス同期信号Vtpを出力して基本パ
ルス周期である第3時限を時計数する。パルス波形回路
部15は前記パルス同期信号の立下りにより所定のパルス
電流値、ベース電流値および第3時限内におけるパルス
電流とベース電流の時間的比率を決めてパルス制御信号
Vpを出力する。切換素子17は波形切換信号VF2がパルス
溶接モードであることを指示しているのでパルス制御信
号Vpを駆動信号VQとして選択し、駆動回路部18に入力せ
しめる。これにより溶接出力制御素子4はパルス制御信
号Vpの軌跡に従うよう溶接電流Iaを制御する。
た場合で、アーク・短絡判定回路部13はアークの状態を
示すHレベルのアーク・短絡判定信号VASを出力したま
まとなる。これによりディップ・パルス制御回路部14は
波形切換信号VF2をLレベルのパルス溶接モードのまま
であることを出力すると共に、時刻t10でパルス電流印
加開始を指示するパルス同期信号Vtpを出力して基本パ
ルス周期である第3時限を時計数する。パルス波形回路
部15は前記パルス同期信号の立下りにより所定のパルス
電流値、ベース電流値および第3時限内におけるパルス
電流とベース電流の時間的比率を決めてパルス制御信号
Vpを出力する。切換素子17は波形切換信号VF2がパルス
溶接モードであることを指示しているのでパルス制御信
号Vpを駆動信号VQとして選択し、駆動回路部18に入力せ
しめる。これにより溶接出力制御素子4はパルス制御信
号Vpの軌跡に従うよう溶接電流Iaを制御する。
第2図のT2期間はベース電流期間の時刻t22に微小な
接触短絡があった場合で、この接触短絡は第1時限tp1
を計数完了する以前の時刻t23に溶融部の振動等で自然
に解除し、アーク再生した場合である。この場合、接触
短絡期間ts2が第1時限tp1より短いのでディップ・パル
ス制御回路部14の働きにより波形切換信号VF2はパルス
溶接モードを指示するLレベルのままとなり、またパル
ス同期信号Vtpも基本パルス周期である第3時限tp3を時
計数して次の期間T3期間に移行する。これにより以下の
動作は前記T1期間の場合と同様になる。
接触短絡があった場合で、この接触短絡は第1時限tp1
を計数完了する以前の時刻t23に溶融部の振動等で自然
に解除し、アーク再生した場合である。この場合、接触
短絡期間ts2が第1時限tp1より短いのでディップ・パル
ス制御回路部14の働きにより波形切換信号VF2はパルス
溶接モードを指示するLレベルのままとなり、またパル
ス同期信号Vtpも基本パルス周期である第3時限tp3を時
計数して次の期間T3期間に移行する。これにより以下の
動作は前記T1期間の場合と同様になる。
第2図のT3期間は時刻t32に接触短絡し、第1時限tp1が
経過した時刻t33においても接触短絡が解除されず、前
記第1の軌跡に従った短絡電流印加によって時刻t34に
接触短絡解除してアーク発生し、この後のアーク発生中
の第2時限tp2内に再び接触短絡が無い場合を示す。こ
の場合、ディップ・パルス制御回路部14の働きにより第
1時限tp1が経過した時刻t33において、第3時限tp3の
計数は中断され、第3時限tp3を時計数開始する準備状
態となると共に、波形切換信号VF2をLレベルからHレ
ベルに転じてパルス溶接モードから短絡移行溶接(ディ
ップ溶接)モードに転じたことを指示する。これにより
切換素子17はディップ制御信号Vdを選択して駆動回路部
18に入力せしめ、溶接出力制御素子4はディップ波形回
路部16で作成した接触短絡時の前記第1の軌跡に従って
溶接出力を制御し、アーク再生後は第2時限tp2の間、
前記第3の溶接出力制御となる結果、時刻t33からt40の
間の溶接電流Iaはパルス電流部ともベース電流部とも異
なり溶接電流を低下させるものとなる。なお、第2時限
tp2を時計数完了の時刻t40においてはディップ・パルス
制御回路部14の働きにより第3時限tp3を時計数開始し
てパルス同期信号Vtpを一定時限tp0の間Lレベルとする
と共に波形切換信号VF2をHレベルからLレベルに転
じ、短絡移行溶接モードからパルス溶接モードに復帰し
たことを指示して出力する。
経過した時刻t33においても接触短絡が解除されず、前
記第1の軌跡に従った短絡電流印加によって時刻t34に
接触短絡解除してアーク発生し、この後のアーク発生中
の第2時限tp2内に再び接触短絡が無い場合を示す。こ
の場合、ディップ・パルス制御回路部14の働きにより第
1時限tp1が経過した時刻t33において、第3時限tp3の
計数は中断され、第3時限tp3を時計数開始する準備状
態となると共に、波形切換信号VF2をLレベルからHレ
ベルに転じてパルス溶接モードから短絡移行溶接(ディ
ップ溶接)モードに転じたことを指示する。これにより
切換素子17はディップ制御信号Vdを選択して駆動回路部
18に入力せしめ、溶接出力制御素子4はディップ波形回
路部16で作成した接触短絡時の前記第1の軌跡に従って
溶接出力を制御し、アーク再生後は第2時限tp2の間、
前記第3の溶接出力制御となる結果、時刻t33からt40の
間の溶接電流Iaはパルス電流部ともベース電流部とも異
なり溶接電流を低下させるものとなる。なお、第2時限
tp2を時計数完了の時刻t40においてはディップ・パルス
制御回路部14の働きにより第3時限tp3を時計数開始し
てパルス同期信号Vtpを一定時限tp0の間Lレベルとする
と共に波形切換信号VF2をHレベルからLレベルに転
じ、短絡移行溶接モードからパルス溶接モードに復帰し
たことを指示して出力する。
以上の作用により接触短絡の解除後の第2時限の間、
第3の溶接出力制御によりワイヤ先端に次の溶滴移行の
ための溶解塊が形成され、時刻t40から印加される次の
パルス電流でワイヤからスプレー状に溶滴離脱して円滑
な1パルス1ドロップ(移行)のパルスアーク溶接が継
続される。
第3の溶接出力制御によりワイヤ先端に次の溶滴移行の
ための溶解塊が形成され、時刻t40から印加される次の
パルス電流でワイヤからスプレー状に溶滴離脱して円滑
な1パルス1ドロップ(移行)のパルスアーク溶接が継
続される。
第2図のT4期間は時刻t44までは前記T3期間の時刻t34
までと同じであるが、この後、第2時限tp2を計数中の
時刻t45において再び接触短絡し、再びT3期間の時刻t32
以降の動作となる場合を示す。この場合、時刻t44で計
数開始した第2時限tp2の時計数が完了しないままで時
刻t45で次の接触短絡となるのでディップ・パルス制御
回路部14の働きにより第2時限信号Vtp2はLレベルのま
まで時計数を中断し、時刻t47のアーク発生で新たに第
2時限tp2を時計数再開する。このため、波形切換信号V
F2は時刻t43から新たな第2時限tp2を計数完了する時刻
t50までHレベルのままの短絡移行溶接モードのままと
なり、またパルス同期信号Vtpは時刻t43から第3時限t
p3の時計数を中断して時刻t50に再び時計数を再開す
る。以上の結果、切換素子17は波形切換信号VF2がHレ
ベルである時刻t43から時刻t50の間、ディップ制御信号
Vdを選択したままとなるので、接触短絡している時刻t
43からt44までの間および時刻t46からt47までの間は第
1の軌跡による溶接電流Iaとなり、時刻t44からt46まで
の間および時刻t47からt50までの間は第3の制御による
溶接出力である溶接電流Ia、溶接電圧Vaとなり、次の溶
滴移行のためのワイヤ先端の溶融塊が形成される。
までと同じであるが、この後、第2時限tp2を計数中の
時刻t45において再び接触短絡し、再びT3期間の時刻t32
以降の動作となる場合を示す。この場合、時刻t44で計
数開始した第2時限tp2の時計数が完了しないままで時
刻t45で次の接触短絡となるのでディップ・パルス制御
回路部14の働きにより第2時限信号Vtp2はLレベルのま
まで時計数を中断し、時刻t47のアーク発生で新たに第
2時限tp2を時計数再開する。このため、波形切換信号V
F2は時刻t43から新たな第2時限tp2を計数完了する時刻
t50までHレベルのままの短絡移行溶接モードのままと
なり、またパルス同期信号Vtpは時刻t43から第3時限t
p3の時計数を中断して時刻t50に再び時計数を再開す
る。以上の結果、切換素子17は波形切換信号VF2がHレ
ベルである時刻t43から時刻t50の間、ディップ制御信号
Vdを選択したままとなるので、接触短絡している時刻t
43からt44までの間および時刻t46からt47までの間は第
1の軌跡による溶接電流Iaとなり、時刻t44からt46まで
の間および時刻t47からt50までの間は第3の制御による
溶接出力である溶接電流Ia、溶接電圧Vaとなり、次の溶
滴移行のためのワイヤ先端の溶融塊が形成される。
次に、第1図におけるディップ・パルス制御回路部14
の具体的な回路を第3図に示す。第3図において、140
は1個のICの中に独立した第1タイマ回路部141と第2
タイマ回路部142、第3タイマ回路部143の3個のタイマ
回路部を持ち、制御部144により各タイマ回路部の動作
モードや時計数値が設定されるプログラマブルインター
バルタイマICであり、汎用の8253型ICである。145は1
個のICの中に独立した第1フリップフロップ回路部146
と第2フリップフロップ回路部147の2個のクリア・プ
リセット機能付のD型フリップフロップ回路部を内蔵し
ているICで、汎用の7474型ICである。148は基準クロッ
ク信号発生回路部で一定時間の周期でHレベル、Lレベ
ルの基準クロック信号VCKを出力する。149は演算回路部
で、前記プログラマブルインターバルタイマIC140に各
タイマの動作モードや時計数値を溶接施工状況に応じて
出力する。14A,14B,14Cは論理積素子、14D,14Eは論理和
素子、14F,14Gは論理反転素子である。
の具体的な回路を第3図に示す。第3図において、140
は1個のICの中に独立した第1タイマ回路部141と第2
タイマ回路部142、第3タイマ回路部143の3個のタイマ
回路部を持ち、制御部144により各タイマ回路部の動作
モードや時計数値が設定されるプログラマブルインター
バルタイマICであり、汎用の8253型ICである。145は1
個のICの中に独立した第1フリップフロップ回路部146
と第2フリップフロップ回路部147の2個のクリア・プ
リセット機能付のD型フリップフロップ回路部を内蔵し
ているICで、汎用の7474型ICである。148は基準クロッ
ク信号発生回路部で一定時間の周期でHレベル、Lレベ
ルの基準クロック信号VCKを出力する。149は演算回路部
で、前記プログラマブルインターバルタイマIC140に各
タイマの動作モードや時計数値を溶接施工状況に応じて
出力する。14A,14B,14Cは論理積素子、14D,14Eは論理和
素子、14F,14Gは論理反転素子である。
第3図の回路における各タイマは演算回路部149およ
び制御部144により、第1タイマ回路部141はG1端子入力
を起動入力とし、この入力がLレベルからHレベルに転
じた時を時間起点としてCLK1端子から入力される信号の
HレベルからLレベルに転じる回数により第1の時限を
計数開始し、第1の時限を計数中はLレベル、それ以外
の期間はHレベルの信号Vtp1をOUT1端子から出力する再
起動可能なワンショットタイマ動作をおこなう。第2タ
イマ回路部142も第1タイマ回路部141と同様にワンショ
ットタイマ動作をおこなう。ただし、本回路に使用した
第2タイマ回路部は時計数中にG2入力をLレベルにして
も時計数停止しないので論理和素子14Eにより接触短絡
期間中は時計数進行しないようにCLK2に入力信号をHレ
ベルのままとしてOUT2出力を時計数中の状態であるLレ
ベルのままとし、次のアーク発生で再び時計数開始する
ように時計数中の中断機能を持たせている。第3タイマ
回路数143はG0入力がHレベルの時はCLK0入力からの信
号がHレベルからLレベルに転じる回数を計数し、この
回転が所定の回数に達すれば一定時間tp0だけOUT0出力
をLレベルとし他の期間はHレベルとなる分周動作をお
こない、G0入力がLレベルになればOUT0出力をHレベル
としたまま分周動作を中断し、次のG0入力がHレベルに
復帰すれば新たに分周動作を再開する動作をおこなう。
び制御部144により、第1タイマ回路部141はG1端子入力
を起動入力とし、この入力がLレベルからHレベルに転
じた時を時間起点としてCLK1端子から入力される信号の
HレベルからLレベルに転じる回数により第1の時限を
計数開始し、第1の時限を計数中はLレベル、それ以外
の期間はHレベルの信号Vtp1をOUT1端子から出力する再
起動可能なワンショットタイマ動作をおこなう。第2タ
イマ回路部142も第1タイマ回路部141と同様にワンショ
ットタイマ動作をおこなう。ただし、本回路に使用した
第2タイマ回路部は時計数中にG2入力をLレベルにして
も時計数停止しないので論理和素子14Eにより接触短絡
期間中は時計数進行しないようにCLK2に入力信号をHレ
ベルのままとしてOUT2出力を時計数中の状態であるLレ
ベルのままとし、次のアーク発生で再び時計数開始する
ように時計数中の中断機能を持たせている。第3タイマ
回路数143はG0入力がHレベルの時はCLK0入力からの信
号がHレベルからLレベルに転じる回数を計数し、この
回転が所定の回数に達すれば一定時間tp0だけOUT0出力
をLレベルとし他の期間はHレベルとなる分周動作をお
こない、G0入力がLレベルになればOUT0出力をHレベル
としたまま分周動作を中断し、次のG0入力がHレベルに
復帰すれば新たに分周動作を再開する動作をおこなう。
フリップフロップIC147内の第1フリップフロップ回
路部146と第2フリップフロップ回路部147とは第4図の
真理値を示す図に従って動作する。この内、第1フリッ
プフロップ回路部146はCP1入力とD1入力とをLレベルの
ままとしているのでCLK1入力をセット入力、PR1入力を
リセット入力としたセット優先型R−Sフリップフロッ
プ動作となる。また、第2フリップフロップ回路部147
は論理積素子14A,14Bと論理和素子14Dおよび図のような
接続とすることによりVF1信号をセット入力、Vtp2をリ
セット入力するエッジトリガ式のR−Sフリップフロッ
プ動作をおこなう。以上、第3図の回路により第2図と
同じ状態変化に対し、第3図の回路の各部の信号は第5
図の如くとなり、結果的に第2図と同様となる。
路部146と第2フリップフロップ回路部147とは第4図の
真理値を示す図に従って動作する。この内、第1フリッ
プフロップ回路部146はCP1入力とD1入力とをLレベルの
ままとしているのでCLK1入力をセット入力、PR1入力を
リセット入力としたセット優先型R−Sフリップフロッ
プ動作となる。また、第2フリップフロップ回路部147
は論理積素子14A,14Bと論理和素子14Dおよび図のような
接続とすることによりVF1信号をセット入力、Vtp2をリ
セット入力するエッジトリガ式のR−Sフリップフロッ
プ動作をおこなう。以上、第3図の回路により第2図と
同じ状態変化に対し、第3図の回路の各部の信号は第5
図の如くとなり、結果的に第2図と同様となる。
なお、第5図のtp波形は第2図のtp波形と異っている
が、第5図のtp波形の立上りエッジ部を利用してワンシ
ョットパルス発生回路を第3図のVtp信号の先に加え、
この追加したワンショットパルス発生回路の出力信号を
第1図、第2図のVtp信号とすることと、第5図の時限t
p0を図面上では無視できるほどの小なる値を選ぶことに
よって第3図の回路は第2図とほぼ等価な働きを実現す
る。また、第3図の基準クロック発生回路部148はCR発
振回路や水晶振動子等を利用して容易に実現できるので
説明を省略する。さらに、演算回路部149はマイクロコ
ンピューターを使用した回路部であるが、その構成は汎
用的なものであり、プログラマブルインターバルタイマ
IC140に対しては第1タイマ回路部141、第2タイマ回路
部142、第3タイマ回路部143の各タイマの動作モードの
設定や計数値の設定に使用するものであるので構成例、
プログラム例は省略する。
が、第5図のtp波形の立上りエッジ部を利用してワンシ
ョットパルス発生回路を第3図のVtp信号の先に加え、
この追加したワンショットパルス発生回路の出力信号を
第1図、第2図のVtp信号とすることと、第5図の時限t
p0を図面上では無視できるほどの小なる値を選ぶことに
よって第3図の回路は第2図とほぼ等価な働きを実現す
る。また、第3図の基準クロック発生回路部148はCR発
振回路や水晶振動子等を利用して容易に実現できるので
説明を省略する。さらに、演算回路部149はマイクロコ
ンピューターを使用した回路部であるが、その構成は汎
用的なものであり、プログラマブルインターバルタイマ
IC140に対しては第1タイマ回路部141、第2タイマ回路
部142、第3タイマ回路部143の各タイマの動作モードの
設定や計数値の設定に使用するものであるので構成例、
プログラム例は省略する。
アーク・短絡判定回路部13は第1図では溶接電圧値Va
を検出してその値が所定の値よりも高い場合はアーク発
生、低い場合は接触短絡と動作するもので、比較器を使
用することにより容易に実現され、またこの方法は従来
のアーク溶接機でも一般的に使用しているものなので詳
細な説明を省略する。また、溶接電圧値Vaを検出する代
わりにアーク光を直接検出しておこなう方法も考えら
れ、いずれも本発明に含まれる。
を検出してその値が所定の値よりも高い場合はアーク発
生、低い場合は接触短絡と動作するもので、比較器を使
用することにより容易に実現され、またこの方法は従来
のアーク溶接機でも一般的に使用しているものなので詳
細な説明を省略する。また、溶接電圧値Vaを検出する代
わりにアーク光を直接検出しておこなう方法も考えら
れ、いずれも本発明に含まれる。
ディップ波形回路部16およびパルス波形回路部15も従
来の短絡移行溶接用溶接機、パルスアーク溶接用溶接機
で一般的に用いられている構成および動作であるので説
明を省略する。
来の短絡移行溶接用溶接機、パルスアーク溶接用溶接機
で一般的に用いられている構成および動作であるので説
明を省略する。
第1図の切換素子17も市販のアナログスイッチIC等で
容易に実現される。
容易に実現される。
なお、第1図の構成例として主回路部の方式を二次側
チョッパ方式として示したが、これを一次側インバータ
制御方式としても本発明に含まれ、また第3図のディッ
プ・パルス制御回路部14の演算回路部149にマイクロコ
ンピューターを使用したが、これを使用せず他の方法で
計数値設定したりすることや、第3図の各タイマに基準
クロックパルスのパルス数を計数する方式を示したが、
これをコンデンサ・抵抗から成るCR積分型タイマ回路を
使用しても本発明に含まれる。
チョッパ方式として示したが、これを一次側インバータ
制御方式としても本発明に含まれ、また第3図のディッ
プ・パルス制御回路部14の演算回路部149にマイクロコ
ンピューターを使用したが、これを使用せず他の方法で
計数値設定したりすることや、第3図の各タイマに基準
クロックパルスのパルス数を計数する方式を示したが、
これをコンデンサ・抵抗から成るCR積分型タイマ回路を
使用しても本発明に含まれる。
上記第1図の実施例、および第3図の回路により、平
均溶接電圧値Vaを変えてスパッタ発生量を測定した結果
を従来のパルスアーク溶接機および従来の短絡移行(MA
G)溶接機と比較したものを第6図に示す。
均溶接電圧値Vaを変えてスパッタ発生量を測定した結果
を従来のパルスアーク溶接機および従来の短絡移行(MA
G)溶接機と比較したものを第6図に示す。
第6図において、aは従来のパルスアーク溶接機の測
定結果である。また、第6図において、bは第8図のよ
うな溶接出力波形で溶接をおこなう従来の短絡移行(MA
G)溶接機の測定結果である。
定結果である。また、第6図において、bは第8図のよ
うな溶接出力波形で溶接をおこなう従来の短絡移行(MA
G)溶接機の測定結果である。
第6図のaおよびbからわかるように、溶接電圧値Va
が高い領域では非接触方式の溶滴移行方式であるパルス
アーク溶接機の方が低スパッタであるが、溶接の高速化
等により溶接電圧値を低くしてゆくとaとbの差は少く
なり、ついにP点より低い溶接電圧ではスパッタ発生量
が逆転してMAG溶接機の方が低スパッタとなり、パルス
アーク溶接機aのスパッタ発生量は激増する。これは第
7図で説明したように接触短絡の確率が高くなり、この
接触短絡を強烈なパルス電流で解除する時のスパッタが
激増するためである。
が高い領域では非接触方式の溶滴移行方式であるパルス
アーク溶接機の方が低スパッタであるが、溶接の高速化
等により溶接電圧値を低くしてゆくとaとbの差は少く
なり、ついにP点より低い溶接電圧ではスパッタ発生量
が逆転してMAG溶接機の方が低スパッタとなり、パルス
アーク溶接機aのスパッタ発生量は激増する。これは第
7図で説明したように接触短絡の確率が高くなり、この
接触短絡を強烈なパルス電流で解除する時のスパッタが
激増するためである。
第6図のcは本実施例によるアーク溶接機の測定結果
で、溶接電圧値Vaが高い領域では接触短絡の確率が低い
ため、従来のパルスアーク溶接機のスパッタ発生量aよ
りも少し少ない程度に留まっている。しかし、溶接電圧
値Vaを低くしてアンダーカット等の溶接欠陥を防止する
高速溶接時等では接触短絡の確率が高まり、従来のパル
スアーク溶接機のスパッタ発生量よりはるかに少いもの
となる。これは本実施例の場合、接触短絡していない時
はスプレー移行、接触短絡している時は短絡移行と溶接
部の状況に応じて適確な制御を選択していると共に、接
触短絡の解除後、次の溶滴移行のためのワイヤ先端の溶
融塊が形成されるためである。
で、溶接電圧値Vaが高い領域では接触短絡の確率が低い
ため、従来のパルスアーク溶接機のスパッタ発生量aよ
りも少し少ない程度に留まっている。しかし、溶接電圧
値Vaを低くしてアンダーカット等の溶接欠陥を防止する
高速溶接時等では接触短絡の確率が高まり、従来のパル
スアーク溶接機のスパッタ発生量よりはるかに少いもの
となる。これは本実施例の場合、接触短絡していない時
はスプレー移行、接触短絡している時は短絡移行と溶接
部の状況に応じて適確な制御を選択していると共に、接
触短絡の解除後、次の溶滴移行のためのワイヤ先端の溶
融塊が形成されるためである。
なお、第6図においてさらに溶接電圧値Vaを低くした
場合は接触短絡の確率がきわめて高くなり、cの特性は
bの特性に合致するものと推定される。
場合は接触短絡の確率がきわめて高くなり、cの特性は
bの特性に合致するものと推定される。
発明の効果 以上のように本発明によれば、高速溶接時等における
平均溶接電圧を低く設定して短絡移行混じりの溶接を行
ってもスパッタ発生量が少ないアーク溶接機を提供する
ことができる。
平均溶接電圧を低く設定して短絡移行混じりの溶接を行
ってもスパッタ発生量が少ないアーク溶接機を提供する
ことができる。
第1図は本発明の一実施例を示すアーク溶接機のブロッ
ク回路図、第2図は同要部の信号のタイムチャート、第
3図は同アーク溶接部のディップ・パルス制御回路部の
具体回路図、第4図は同回路の要部の動作を表す真理値
を示す図、第5図は同要部の信号のタイムチャート、第
6図は同アーク溶接機および従来のアーク溶接機の溶接
電圧値とスパッタ発生量の関係を示す図、第7図は従来
のアーク溶接機の時間的推移における溶接電流波形と溶
滴移行状態とを対応させて示す図、第8図は従来の短絡
移行溶接機の時間的推移における溶接出力波形と溶滴移
行状態とを対応させて示す図である。 9……溶接用ワイヤ、10……母材、11……溶接電流値検
出回路部、12……溶接電圧値検出回路部、13……アーク
・短絡判定回路部、14……ディップ・パルス制御回路
部、15……パルス波形回路部、16……ディップ波形回路
部、17……切換素子、18……駆動回路部。
ク回路図、第2図は同要部の信号のタイムチャート、第
3図は同アーク溶接部のディップ・パルス制御回路部の
具体回路図、第4図は同回路の要部の動作を表す真理値
を示す図、第5図は同要部の信号のタイムチャート、第
6図は同アーク溶接機および従来のアーク溶接機の溶接
電圧値とスパッタ発生量の関係を示す図、第7図は従来
のアーク溶接機の時間的推移における溶接電流波形と溶
滴移行状態とを対応させて示す図、第8図は従来の短絡
移行溶接機の時間的推移における溶接出力波形と溶滴移
行状態とを対応させて示す図である。 9……溶接用ワイヤ、10……母材、11……溶接電流値検
出回路部、12……溶接電圧値検出回路部、13……アーク
・短絡判定回路部、14……ディップ・パルス制御回路
部、15……パルス波形回路部、16……ディップ波形回路
部、17……切換素子、18……駆動回路部。
Claims (4)
- 【請求項1】消耗電極である溶接用ワイヤが被溶接物で
ある母材に接触短絡しているか非接触でアーク発生中で
あるかを判定してアーク・短絡判定信号を出力するアー
ク・短絡判定回路部と、前記アーク・短絡判定信号を入
力信号の一つとして、接触短絡が所定の第1時限以下の
場合に所定の基本パルス周期である第3時限内をパルス
電流部とベース電流部とで時分割して出力して溶接ワイ
ヤをスプレー移行させて溶接するためのパルスアーク溶
接波形を指示し、接触短絡が前記第1時限以上の場合に
この第1時限の経過時点から溶接ワイヤを短絡移行させ
て溶接する短絡移行溶接波形を指示し、この接触短絡が
解除してアーク発生後、所定の第2時限が経過するまで
前記短絡移行溶接波形を指示し続ける波形切換信号と、
パルスアーク溶接のパルス電流印加の時間起点を指示す
るパルス周期信号とを出力するディップ・パルス制御回
路部と、前記パルス同期信号を入力信号の一つとして、
前記第3時限内をパルス電流部とベース電流部として時
分割したパルス制御信号を出力するパルス波形回路部
と、前記アーク・短絡判定信号を入力信号の一つとして
接触短絡中は溶接出力をパルス電流の立ち上がり速度よ
り速くない所定の第1軌跡に従って定電流出力を指示
し、アーク再生後のアーク発生中は溶接電流を低下させ
る第3の溶接出力制御を指示するディップ制御信号を出
力するディップ波形回路部と、前記波形切換信号により
前記パルス制御信号か前記ディップ制御信号かのいずれ
か一方を溶接出力制御素子を駆動する駆動回路部に選択
して入力する切換素子とを備えてなるアーク溶接機。 - 【請求項2】前記ディップ・パルス制御回路部は、一定
周期で状態変化を繰り返す基準クロック信号と前記アー
ク・短絡判定信号とを入力信号とし、アーク発生から接
触短絡となった時を時間起点として前記基準クロック信
号の状態変化の回数により前記第1時限を計数開始し、
前記第1時限を計数中はLレベル、その他の期間はHレ
ベルと状態を変えて第1時限信号を出力する第1タイマ
回路部と、前記基準クロック信号と前記アーク・短絡判
定信号とを入力信号とし、接触短絡からアーク発生した
時を時間起点として前記基準クロック信号の状態変化の
回数により前記第2の時限を計数開始し、前記第2の時
限を計数中はLレベル、その他の期間はHレベルと状態
を変えて第2時限信号を出力し、前記第2時限を計数中
も再起動動作可能な第2タイマ回路部と、前記第1時限
信号と前記アーク・短絡判定信号とを入力信号とし、ア
ーク発生から接触短絡に移った時にLレベル、その接触
短絡が前記第1時限を計数完了した時に依然として接触
短絡状態であればHレベルと状態を転じる第1フリップ
フロップ信号を出力する第1フリップフロップ回路部
と、前記第1不リップフロップ信号と前記第2時限信号
とを入力信号とし、前記第1フリップフロップ信号がH
レベルに転じた時に第1時限を計数開始し、前記第1時
限を計数中はLレベル、その他の期間はHレベルと状態
を変えて第1時限信号を出力する第1タイマ回路部と、
前記基準クロック信号と前記アーク・短絡判定信号とを
入力信号とし、接触短絡からアーク発生した時を時間起
点として前記基準クロック信号の状態変化の回数により
前記第2の時限を計数開始し、前記第2の時限を計数中
はLレベル、その他の期間はHレベルと状態を変えて第
2時限信号を出力し、前記第2時限を計数中も再起動動
作可能な第2タイマ回路部と、前記第1時限信号と前記
アーク・短絡判定信号とを入力信号とし、アーク発生か
ら接触短絡に移った時にLレベル、その接触短絡が前記
第1時限を計数完了した時に依然として接触短絡状態で
あればHレベルと状態を転じる第1フリップフロプ信号
を出力する第1フリップフロップ回路部と、前記第1フ
リップフロップ信号と前記第2時限信号とを入力信号と
し、前記第1フリップフロップ信号がHレベルに転じた
時にHレベルに、前記第2時限信号が前記第2の時限を
計数完了した時にLレベルと状態を転じる第2フリップ
フロップ信号を出力する第2のフリップフロップ回路部
と、前記第2フリップフロップ信号と前記基準クロック
信号とを入力信号とし、前記第2フリップフロップ信号
がLレベルとなれば前記基準クロック信号の状態変化の
回数により前記第3時限を計数開始して、前記第3時限
を計数開始する時の一定期間はLレベル、その他の期間
はHレベルと状態を変えて第3時限信号を出力すること
をくり返し、前記第2フリップフロップ信号がHレベル
となれば前記第3時限信号をHレベルとしたまま、前記
第3時限を計数開始する準備状態となる第3タイマ回路
部とで構成され、前記第3時限信号を前記パルス同期信
号として出力すると共に前記第2フリップフロップ信号
を前記波形切換信号として出力することを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のアーク溶接機。 - 【請求項3】前記第3の溶接出力制御は略定電圧特性の
制御、または、所定の第2の軌跡に従った定電流制御で
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2
項記載のアーク溶接機。 - 【請求項4】前記第1の時限、第2の時限、第1の軌
跡、第3の溶接出力制御は、溶接ワイヤ送給速度、平均
溶接電圧の設定、溶接速度、溶接ワイヤ材質、溶接ワイ
ヤ径、シールドガスの成分構成比のいずれか、または複
数の関数であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
または第2項または第3項記載のアーク溶接機。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10514687A JPH0829412B2 (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | ア−ク溶接機 |
| US07/185,459 US4889969A (en) | 1987-04-28 | 1988-04-25 | Reduced-spatter pulse arc welding machine for use with a consumable electrode |
| KR1019880004719A KR910004964B1 (ko) | 1987-04-28 | 1988-04-25 | 소모전극식 아아크용접기 |
| EP88106734A EP0288991B1 (en) | 1987-04-28 | 1988-04-27 | Consumable electrode arc welding machine |
| DE3852964T DE3852964T2 (de) | 1987-04-28 | 1988-04-27 | Lichtbogenschweissmaschine mit abschmelzender Elektrode. |
| CN88102525A CN1016239B (zh) | 1987-04-28 | 1988-04-28 | 脉冲金属电极惰性气体保护焊机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10514687A JPH0829412B2 (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | ア−ク溶接機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63273569A JPS63273569A (ja) | 1988-11-10 |
| JPH0829412B2 true JPH0829412B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=14399589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10514687A Expired - Fee Related JPH0829412B2 (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | ア−ク溶接機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0829412B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3844004B1 (ja) * | 2005-05-31 | 2006-11-08 | 松下電器産業株式会社 | パルスアーク溶接制御方法及びパルスアーク溶接装置 |
| JP6757892B2 (ja) * | 2015-08-17 | 2020-09-23 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | アーク溶接制御方法 |
-
1987
- 1987-04-28 JP JP10514687A patent/JPH0829412B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63273569A (ja) | 1988-11-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |