JPH09271941A - アーク溶接電源 - Google Patents
アーク溶接電源Info
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- JPH09271941A JPH09271941A JP8682996A JP8682996A JPH09271941A JP H09271941 A JPH09271941 A JP H09271941A JP 8682996 A JP8682996 A JP 8682996A JP 8682996 A JP8682996 A JP 8682996A JP H09271941 A JPH09271941 A JP H09271941A
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- Arc Welding Control (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】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短絡が規則正しく発生
し、ア−クを安定にすることができるア−ク溶接電源を
提供すること。 【解決手段】出力電流の変化率を検出する出力電流変化
率検出手段と、前記出力電流変化率の検出信号を出力制
御部に入力することにより出力電流の変化率を制御する
電流変化率制御回路とを備え、消耗性電極と母材との間
にア−クを発生させる定電圧特性のア−ク溶接電源にお
いて、前記電流変化率制御回路の出力電圧のうち電流変
化率を正にする電圧を検出し、検出した電圧が所定の値
以上の場合は前記電流変化率制御回路の増幅率を所定の
時間だけ低下させる回路と、前記電流変化率制御回路の
出力電圧のうち電流変化率を負にする電圧を検出し、検
出した電圧が所定の値以上の場合は所定の遅延時間の後
に所定の時間だけ前記電流変化率制御回路の増幅率を低
下させる回路とを備える。
防止して、高速で溶接を行っても短絡が規則正しく発生
し、ア−クを安定にすることができるア−ク溶接電源を
提供すること。 【解決手段】出力電流の変化率を検出する出力電流変化
率検出手段と、前記出力電流変化率の検出信号を出力制
御部に入力することにより出力電流の変化率を制御する
電流変化率制御回路とを備え、消耗性電極と母材との間
にア−クを発生させる定電圧特性のア−ク溶接電源にお
いて、前記電流変化率制御回路の出力電圧のうち電流変
化率を正にする電圧を検出し、検出した電圧が所定の値
以上の場合は前記電流変化率制御回路の増幅率を所定の
時間だけ低下させる回路と、前記電流変化率制御回路の
出力電圧のうち電流変化率を負にする電圧を検出し、検
出した電圧が所定の値以上の場合は所定の遅延時間の後
に所定の時間だけ前記電流変化率制御回路の増幅率を低
下させる回路とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、消耗電極を用いて
薄板を高速溶接するのに好適なア−ク溶接電源に関する
ものである。
薄板を高速溶接するのに好適なア−ク溶接電源に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の消耗電極を用いるア−ク溶
接電源の接続図で、特公平４−５３６１９号公報に開示
されたものを簡略化して示すものである。１はア−ク溶
接電源で、商用交流電源２からの入力を入力側整流回路
３で直流に変換し、平滑用コンデンサ４により平滑化し
た後、インバ−タ回路５により高周波交流（例えば２０
ｋＨｚ）に変換し、これを変圧器６で溶接に適した電圧
に降圧した後、出力側整流回路７により再度直流に変換
し、直流リアクタ８により平滑化してア−ク負荷１２に
直流出力を供給する。１０は消耗電極である溶接ワイ
ヤ、１１はワイヤ送給モ−タ、１３は母材である。そし
て、電流変化率検出手段として直流リアクタ８に二次巻
線８ａを設け、この二次巻線８ａに誘起する電圧をア−
ク負荷１２に供給される出力電流Ｉの変化率（ｄｉ／ｄ
ｔ）に対応した信号として用いる。なお、上記電圧には
インバ−タの成分が含まれるため、フィルタ回路１５を
通し、電流変化率制御回路１６により反転増幅して帰還
信号とする。そして、上記帰還信号と出力電圧設定器１
７からの基準入力信号とを加算器１８で加算した信号を
前記インバ−タ回路５の出力パルス幅を決定する制御入
力とすることにより、電流変化を抑制する。なお、出力
電流Ｉに関するフィルタ回路１５、電流変化率制御回路
１６、出力電圧設定器１７、加算器１８の信号は、図４
のＡ〜Ｄに示すようになっている。そして、特公平４−
５３６１９号では、長時間の短絡状態および長時間のア
ーク状態が続いたときには出力電流の変化に対する抑制
を強めることにより、スパッタの低減およびアーク切れ
防止を簡単な構成で実現している。
接電源の接続図で、特公平４−５３６１９号公報に開示
されたものを簡略化して示すものである。１はア−ク溶
接電源で、商用交流電源２からの入力を入力側整流回路
３で直流に変換し、平滑用コンデンサ４により平滑化し
た後、インバ−タ回路５により高周波交流（例えば２０
ｋＨｚ）に変換し、これを変圧器６で溶接に適した電圧
に降圧した後、出力側整流回路７により再度直流に変換
し、直流リアクタ８により平滑化してア−ク負荷１２に
直流出力を供給する。１０は消耗電極である溶接ワイ
ヤ、１１はワイヤ送給モ−タ、１３は母材である。そし
て、電流変化率検出手段として直流リアクタ８に二次巻
線８ａを設け、この二次巻線８ａに誘起する電圧をア−
ク負荷１２に供給される出力電流Ｉの変化率（ｄｉ／ｄ
ｔ）に対応した信号として用いる。なお、上記電圧には
インバ−タの成分が含まれるため、フィルタ回路１５を
通し、電流変化率制御回路１６により反転増幅して帰還
信号とする。そして、上記帰還信号と出力電圧設定器１
７からの基準入力信号とを加算器１８で加算した信号を
前記インバ−タ回路５の出力パルス幅を決定する制御入
力とすることにより、電流変化を抑制する。なお、出力
電流Ｉに関するフィルタ回路１５、電流変化率制御回路
１６、出力電圧設定器１７、加算器１８の信号は、図４
のＡ〜Ｄに示すようになっている。そして、特公平４−
５３６１９号では、長時間の短絡状態および長時間のア
ーク状態が続いたときには出力電流の変化に対する抑制
を強めることにより、スパッタの低減およびアーク切れ
防止を簡単な構成で実現している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】消耗電極を用いて薄板
を高速溶接する場合、短絡を規則正しく発生させる必要
がある。しかし、上記従来技術において、短絡時および
ア−ク時の電流変化率を小さくすると、図５（ａ）の溶
接電流波形に示すように、ａの区間で示す短絡時間とｂ
の区間で示すア−ク発生時間が長くなり、短絡回数が大
幅に減少してビ−ド外観が悪くなる。また、ア−ク長が
急激に短くなったときに短絡が開放されず、ｃの区間で
示す長い短絡が生じ、その間に過熱された溶接ワイヤが
爆発的に溶断してア−ク切れを起こし、溶接速度を上げ
ることができない。一方、短絡回数を多くするために短
絡時およびア−ク時の電流変化率を大きくすると、図５
（ｂ）の溶接電流波形に示すように、短絡回数は増加す
る。しかし、ｄ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。なお、不完全短絡は、短
絡初期の急激な電流の立上りによる電磁ピンチ力により
溶滴が母材に移行する前に短絡が開放することにより発
生する。）が頻発するようになる。そして、この間は溶
接ワイヤ先端の溶滴が母材にほとんど移行せず、短絡回
数が減少したのと同じ結果になって溶滴が大きく成長す
る。そして、ｅの区間で示す次の短絡時に大きな短絡電
流が流れ、大粒のスッパタが発生したり、ア−ク切れに
なることがある。本発明の目的は、上記した課題を解決
し、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短絡が規則正しく発生し、
ア−クを安定にすることができるア−ク溶接電源を提供
するにある。
を高速溶接する場合、短絡を規則正しく発生させる必要
がある。しかし、上記従来技術において、短絡時および
ア−ク時の電流変化率を小さくすると、図５（ａ）の溶
接電流波形に示すように、ａの区間で示す短絡時間とｂ
の区間で示すア−ク発生時間が長くなり、短絡回数が大
幅に減少してビ−ド外観が悪くなる。また、ア−ク長が
急激に短くなったときに短絡が開放されず、ｃの区間で
示す長い短絡が生じ、その間に過熱された溶接ワイヤが
爆発的に溶断してア−ク切れを起こし、溶接速度を上げ
ることができない。一方、短絡回数を多くするために短
絡時およびア−ク時の電流変化率を大きくすると、図５
（ｂ）の溶接電流波形に示すように、短絡回数は増加す
る。しかし、ｄ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。なお、不完全短絡は、短
絡初期の急激な電流の立上りによる電磁ピンチ力により
溶滴が母材に移行する前に短絡が開放することにより発
生する。）が頻発するようになる。そして、この間は溶
接ワイヤ先端の溶滴が母材にほとんど移行せず、短絡回
数が減少したのと同じ結果になって溶滴が大きく成長す
る。そして、ｅの区間で示す次の短絡時に大きな短絡電
流が流れ、大粒のスッパタが発生したり、ア−ク切れに
なることがある。本発明の目的は、上記した課題を解決
し、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短絡が規則正しく発生し、
ア−クを安定にすることができるア−ク溶接電源を提供
するにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、電源変化率
制御回路１６の出力が、図２のＣに示すように、短絡か
らア−クに移行した点が、＋の最大となり、ア−クから
短絡に移行した点が、−の最大となることに注目した。
この結果、上記した課題は、出力電流の変化率を検出す
る出力電流変化率検出手段と、前記出力電流変化率の検
出信号を出力制御部に入力することにより出力電流の変
化率を制御する電流変化率制御回路とを備え、消耗性電
極と母材との間にア−クを発生させる定電圧特性のア−
ク溶接電源において、前記電流変化率制御回路の出力電
圧のうち電流変化率を正にする電圧を検出し、検出した
電圧が所定の値以上の場合は前記電流変化率制御回路の
増幅率を所定の時間だけ低下させる回路と、前記電流変
化率制御回路の出力電圧のうち電流変化率を負にする電
圧を検出し、検出した電圧が所定の値以上の場合は所定
の遅延時間の後に所定の時間だけ前記電流変化率制御回
路の増幅率を低下させる回路とを備えることにより解決
される。そして、電源変化率制御回路を反転増幅器と
し、前記反転増幅器の入出力間にコンデンサと抵抗を直
列に接続し、上記抵抗と並列に電源変化率を正にする電
圧が発生した時順方向となるダイオ−ドを複数個直列に
接続したものを接続し、上記抵抗と並列に電源変化率を
負にする電圧が発生した時順方向となるダイオ−ドを複
数個直列に接続したものとスイッチング素子を直列に接
続し、前記負にする電圧により前記スイッチング素子を
ＯＮディレ−するように構成することにより実現でき
る。
制御回路１６の出力が、図２のＣに示すように、短絡か
らア−クに移行した点が、＋の最大となり、ア−クから
短絡に移行した点が、−の最大となることに注目した。
この結果、上記した課題は、出力電流の変化率を検出す
る出力電流変化率検出手段と、前記出力電流変化率の検
出信号を出力制御部に入力することにより出力電流の変
化率を制御する電流変化率制御回路とを備え、消耗性電
極と母材との間にア−クを発生させる定電圧特性のア−
ク溶接電源において、前記電流変化率制御回路の出力電
圧のうち電流変化率を正にする電圧を検出し、検出した
電圧が所定の値以上の場合は前記電流変化率制御回路の
増幅率を所定の時間だけ低下させる回路と、前記電流変
化率制御回路の出力電圧のうち電流変化率を負にする電
圧を検出し、検出した電圧が所定の値以上の場合は所定
の遅延時間の後に所定の時間だけ前記電流変化率制御回
路の増幅率を低下させる回路とを備えることにより解決
される。そして、電源変化率制御回路を反転増幅器と
し、前記反転増幅器の入出力間にコンデンサと抵抗を直
列に接続し、上記抵抗と並列に電源変化率を正にする電
圧が発生した時順方向となるダイオ−ドを複数個直列に
接続したものを接続し、上記抵抗と並列に電源変化率を
負にする電圧が発生した時順方向となるダイオ−ドを複
数個直列に接続したものとスイッチング素子を直列に接
続し、前記負にする電圧により前記スイッチング素子を
ＯＮディレ−するように構成することにより実現でき
る。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示す
ものである。なお、図３と同じものは同一の符号を付
し、説明を省略する。２０はコンデンサで、一方は電流
変化率制御回路１６の入力端Ａに、他方は接続点Ｓに接
続してある。２１は放電用抵抗で、一方は電流変化率制
御回路１６の出力端Ｋに、他方は接続点Ｓに接続してあ
る。２２〜２５はダイオ−ドで、それぞれ直列に接続し
てあり、ダイオ−ド２２のアノードが出力端Ｋに、ダイ
オ−ド２５のカソードが入力端Ａに接続してある。２６
〜３０はダイオ−ドで、それぞれ直列に接続してあり、
ダイオ−ド３０のアノードが接続点Ｓに、ダイオ−ド２
６のカソードがトランジスタ３１のコレクタＣに接続し
てある。３１はトランジスタで、コレクタＣはダイオ−
ド２６のカソードに、エミッタＥは出力端Ｋに、ベース
Ｂはダイオ−ド３３のカソードに接続してある。３２は
抵抗で、一方は入力端Ａに、他方は他方は接続点Ｔに接
続してある。３３はダイオ−ドで、アノードが接続点Ｔ
に、カソードがトランジスタ３１のベースＢに接続して
ある。３４はコンデンサで、一方は接続点Ｔに、他方は
出力端Ｋに接続してある。３５はダイオ−ドで、アノー
ドが出力端Ｋに、カソードが接続点Ｔに接続してある。
ものである。なお、図３と同じものは同一の符号を付
し、説明を省略する。２０はコンデンサで、一方は電流
変化率制御回路１６の入力端Ａに、他方は接続点Ｓに接
続してある。２１は放電用抵抗で、一方は電流変化率制
御回路１６の出力端Ｋに、他方は接続点Ｓに接続してあ
る。２２〜２５はダイオ−ドで、それぞれ直列に接続し
てあり、ダイオ−ド２２のアノードが出力端Ｋに、ダイ
オ−ド２５のカソードが入力端Ａに接続してある。２６
〜３０はダイオ−ドで、それぞれ直列に接続してあり、
ダイオ−ド３０のアノードが接続点Ｓに、ダイオ−ド２
６のカソードがトランジスタ３１のコレクタＣに接続し
てある。３１はトランジスタで、コレクタＣはダイオ−
ド２６のカソードに、エミッタＥは出力端Ｋに、ベース
Ｂはダイオ−ド３３のカソードに接続してある。３２は
抵抗で、一方は入力端Ａに、他方は他方は接続点Ｔに接
続してある。３３はダイオ−ドで、アノードが接続点Ｔ
に、カソードがトランジスタ３１のベースＢに接続して
ある。３４はコンデンサで、一方は接続点Ｔに、他方は
出力端Ｋに接続してある。３５はダイオ−ドで、アノー
ドが出力端Ｋに、カソードが接続点Ｔに接続してある。
【０００６】以下、図４に対応する図２を参照しながら
動作を説明する。なお、同図において点線で示すものは
図４に示したものである。負荷が短絡からア−クになっ
た直後（電流変化率が正の時）は電流変化率制御回路１
６の入出力間電圧は、図２のｆ点となり、ダイオ−ド２
２，２３，２４，２５の順方向電圧より高いため、出力
端Ｋからコンデンサ２０を通る電流が流れ、電流変化率
制御回路１６の増幅率を減少させるから、出力電流は急
激に低下する。この結果、ア−クの燃え上がりを防止し
て短絡を促進させる。なお、出力電流が急激に低下する
時間ｔ1はコンデンサ２０の充電時間で決定される。負
荷がア−クから短絡になった直後（電源変化率が負の
時）は電流変化率制御回路１６の入出力間電圧は、図２
のｇ点となり、ダイオ−ド２６，２７，２８，２９，３
０の順方向電圧より高いため、入力端Ａからトランジス
タ３１のＯＮディレ−時間ｔ2後のｈ点から、コンデン
サ２０を通る電流が流れ、この電流は電流変化率制御回
路１６の増幅率を減少させるから、出力電流を急激に所
定の時間だけ急激に増加する。この結果、ｇ点での急激
な電流増加を防ぐことで不完全短絡を防止し、かつｈ点
からの電流の急激な電流増加により短絡からの開放の安
定化を計ることができ、短絡回数が多く、不完全短絡の
少ない溶接を行うことができる。なお、出力電流が急激
に増加する時間ｔ3はコンデンサ２０の充電時間で決定
される。なお、ダイオ−ド３３はトランジスタ３１がＯ
Ｎするしきい値を決めるためのものであり、ダイオ−ド
３５はコンデンサ３３が逆方向には充電されないように
してＯＮディレ−時間を一定にするためのものである。
なお、電源変化率制御回路１６は反転増幅器としてもよ
い。また、ダイオ−ドを複数個直列に接続することによ
り所定の電圧を作ったが、他の手段を用いても良い。
動作を説明する。なお、同図において点線で示すものは
図４に示したものである。負荷が短絡からア−クになっ
た直後（電流変化率が正の時）は電流変化率制御回路１
６の入出力間電圧は、図２のｆ点となり、ダイオ−ド２
２，２３，２４，２５の順方向電圧より高いため、出力
端Ｋからコンデンサ２０を通る電流が流れ、電流変化率
制御回路１６の増幅率を減少させるから、出力電流は急
激に低下する。この結果、ア−クの燃え上がりを防止し
て短絡を促進させる。なお、出力電流が急激に低下する
時間ｔ1はコンデンサ２０の充電時間で決定される。負
荷がア−クから短絡になった直後（電源変化率が負の
時）は電流変化率制御回路１６の入出力間電圧は、図２
のｇ点となり、ダイオ−ド２６，２７，２８，２９，３
０の順方向電圧より高いため、入力端Ａからトランジス
タ３１のＯＮディレ−時間ｔ2後のｈ点から、コンデン
サ２０を通る電流が流れ、この電流は電流変化率制御回
路１６の増幅率を減少させるから、出力電流を急激に所
定の時間だけ急激に増加する。この結果、ｇ点での急激
な電流増加を防ぐことで不完全短絡を防止し、かつｈ点
からの電流の急激な電流増加により短絡からの開放の安
定化を計ることができ、短絡回数が多く、不完全短絡の
少ない溶接を行うことができる。なお、出力電流が急激
に増加する時間ｔ3はコンデンサ２０の充電時間で決定
される。なお、ダイオ−ド３３はトランジスタ３１がＯ
Ｎするしきい値を決めるためのものであり、ダイオ−ド
３５はコンデンサ３３が逆方向には充電されないように
してＯＮディレ−時間を一定にするためのものである。
なお、電源変化率制御回路１６は反転増幅器としてもよ
い。また、ダイオ−ドを複数個直列に接続することによ
り所定の電圧を作ったが、他の手段を用いても良い。
【０００７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
負荷が短絡からア−クになった直後（電源変化率が正の
時）は所定の時間だけ溶接電源出力電流を急激に低下さ
せ、ア−クの燃え上がりを防止して短絡を促進させ、負
荷がア−クから短絡になった直後（電源変化率が負の
時）は急激な電流増加を防ぐことで不完全短絡を防止
し、所定の時間の後に所定の時間だけ急激に増加させる
ようにしたから、短絡からの開放の安定化を計ることが
でき、短絡が規則正しい溶接を行うことができる。この
結果、短絡回数が多く、かつ規則正しくなり、不完全短
絡の少ない溶接を行うことができ、大粒のスパッタの発
生を防止できる。また、低いア−ク電圧でも安定したア
−ク状態が得られ、溶接速度を向上させることができ
る。さらに、溶滴の過大な成長が抑制され、作業性が向
上し均一なビ−ド外観が得られる。という効果がある。
負荷が短絡からア−クになった直後（電源変化率が正の
時）は所定の時間だけ溶接電源出力電流を急激に低下さ
せ、ア−クの燃え上がりを防止して短絡を促進させ、負
荷がア−クから短絡になった直後（電源変化率が負の
時）は急激な電流増加を防ぐことで不完全短絡を防止
し、所定の時間の後に所定の時間だけ急激に増加させる
ようにしたから、短絡からの開放の安定化を計ることが
でき、短絡が規則正しい溶接を行うことができる。この
結果、短絡回数が多く、かつ規則正しくなり、不完全短
絡の少ない溶接を行うことができ、大粒のスパッタの発
生を防止できる。また、低いア−ク電圧でも安定したア
−ク状態が得られ、溶接速度を向上させることができ
る。さらに、溶滴の過大な成長が抑制され、作業性が向
上し均一なビ−ド外観が得られる。という効果がある。
【図１】本発明の実施の形態を示す図。
【図２】本発明における各部の波形図。
【図３】従来の接続図。
【図４】従来の各部の波形図。
【図５】従来の溶接波形図。
８ａ 二次巻線 １１ 母材 １３ 溶接ワイヤ １６ 電流変化率制御回路 ２０，３４ コンデンサ ２１ 放電用抵抗 ２２〜３０，３３，３５ ダイオ−ド ３１ トランジスタ３１ ３２ 抵抗
Claims (2)
- 【請求項１】出力電流の変化率を検出する出力電流変化
率検出手段と、前記出力電流変化率の検出信号を出力制
御部に入力することにより出力電流の変化率を制御する
電流変化率制御回路とを備え、消耗性電極と母材との間
にア−クを発生させる定電圧特性のア−ク溶接電源にお
いて、前記電流変化率制御回路の出力電圧のうち電流変
化率を正にする電圧を検出し、検出した電圧が所定の値
以上の場合は前記電流変化率制御回路の増幅率を所定の
時間だけ低下させる回路と、前記電流変化率制御回路の
出力電圧のうち電流変化率を負にする電圧を検出し、検
出した電圧が所定の値以上の場合は所定の遅延時間の後
に所定の時間だけ前記電流変化率制御回路の増幅率を低
下させる回路とを備えることを特長とするア−ク溶接電
源。 - 【請求項２】電流変化率制御回路を反転増幅器とし、前
記反転増幅器の入出力間にコンデンサと抵抗を直列に接
続し、上記抵抗と並列に電源変化率を正にする電圧が発
生した時順方向となるダイオ−ドを複数個直列に接続し
たものを接続し、上記抵抗と並列に電源変化率を負にす
る電圧が発生した時順方向となるダイオ−ドを複数個直
列に接続したものとスイッチング素子を直列に接続し、
前記負にする電圧により前記スイッチング素子をＯＮデ
ィレ−するように構成したことことを特長とする請求項
１に記載のア−ク溶接電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08682996A JP3215622B2 (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | アーク溶接電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08682996A JP3215622B2 (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | アーク溶接電源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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1996
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| JP2013501620A (ja) * | 2009-08-10 | 2013-01-17 | フロニウス・インテルナツィオナール・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 短絡アーク溶接中の短絡を切断する方法及び短絡アーク溶接用の溶接装置 |
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