JPS5836447Y2 - 消耗電極式自動溶接機の制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は消耗電極式自動溶接機の溶接終了時の電極の送
給を適正位置で自動的に停止せしめるようにした制御装
置に関する。

更に詳細には、消耗電極式自動溶接機の溶接作業におい
て、同一のトーチを用いて溶接条件の異なる溶接を行う
場合に、夫々の溶接において溶接終了時におけるワイヤ
状電極の送給電動機の惰性により電極が母材溶接部に突
っ込むことを自動的に防止し、電極先端部とビード部と
の間隔を常に適切な範囲内に制御するようにした制御装
置に関するものである。

従来梢耗電極式の自動溶接機においては溶接が終了する
と同時にワイヤ電極の送給電動機への電源投入を停止し
、且つ溶接電流を設定した電流値に切り換えて上記送給
電動機の回転が完全に停止する直前までの一定時間溶融
電流を通電するようにしていた。

斯くすることによって上記電極がビード部に突っ込んで
衝合することにより発生する不良溶接、電極の折曲、折
損等の問題を解消していた。

然し乍ら、上記の如き溶接の手段は同じ溶接条件（溶接
電流等が同一）を有する溶接個所を繰り返し行う溶接の
場合には一度制御装置を各設定値にセットするだけで作
業を円滑に行うことができる手段ではあるが、同一のト
ーチを用いて溶接条件の異なる個所を溶接する場合には
、電極のビード部への突っ込み、電極溶融によるチップ
との付着等が再び問題となってくる。

この問題を従来例によって具体的に明らかにする。

第１図に一般に使用される従来の溶接機の回路図を示す
。

電源１ａは図示しないトランスとサイリスタと点弧パル
スジェネレーターからなる溶接電源調整装置２と電極送
給速度調整装置３に接続され、装置２を介して母材４と
トーチのチップ５に流れる電流を調整し、又、装置３を
介して送給電動機６の電極送給速度を調整する。

溶接電源１ｂは切換スイッチ７を介し、可変抵抗８，９
によって電源電圧を低下しダイオード１０、スイッチ１
１及び溶接電源調整装置２を介してチップ５と母材４に
接続される。

切換スイッチ７における接点７ａは溶接電流を通電する
ための接点であり、接点７ｂは電極の慣性送給時に送給
電極の溶融を行う電流を通電するための接点である。

夫々の電流は予め所定の値に設定される。

電源１Ｃはスイッチ１２、可変抵抗１３及び送給速度調
整装置３を介して送給電動機６に接続される。

送給電動機６は電源１Ｃにより駆動され、ローラ１４，
１４の駆動で電極１５を母材４方向へ送給する。

電源１ｄは溶接指令用のスイッチ１６を介してオフディ
レィ時限継電器１７及び電磁継電器１８に接続される。

オフディレィ時限継電器１７は前記溶融電流の通電時間
を決定する如くスイッチ１１のオン・オフを制限し、又
電磁継電器１８の上記スイッチ７．１２のオン・オフを
制御する。

上記の制御装置の作動を説明する。

溶接指令スイッチ１６が閉成されると、継電器１８が動
作して切換スイッチ７を接点７ａに接続し且つスイッチ
１２を閉成する。

同時にオフテ゛イレイ時限継電器１７が動作してスイッ
チ１１が閉成される。

スイッチ７が接点７ａに接続され且つスイッチ１１が閉
成したため、電源１ｂからの電源電圧が抵抗８によって
適当の電圧値に分圧され、溶接電源調整装置２、チップ
５を介して電極１５と母材４間に印加される。

又スイッチ１２が閉成したため、電源１Ｃがらの電源電
圧が抵抗１３によって適当な電圧値に分圧され、送給速
度調整装置３を介して電動機６に投入され、ローラ１４
，１４を駆動させる。

従って電極１５が母材４方向に移動し母材４に接触する
と溶接電流によるアークが発生し溶接が行われる。

次に溶接終了のためのスイッチ１６を開成すると上記継
電器１８はオフし、継電器１７は所定時間オン状態を保
持するため、スイッチ７は接点７ｂに接続し、スイッチ
１２は開成し、スイッチ１１は所定時間閉成状態が保持
される。

スイッチ１２が開成されるため、電動機６は慣性で回転
を持続し電極１５を送り出す。

又スイッチ７が接点７ｂに接続され且つスイッチ１１が
閉成しているため、電源１ｂからの電源電圧が所定の電
圧値で慣性送給時間に対応した設定時間中電極１５と母
材４間に印加される。

従ってオフテ゛イレイ時限継電器１７がオフしてスイッ
チ１１が開成するまで電極の溶融が行われ、このため電
極１５の先端部と母材４との間隔が適正に保持されて溶
接が完了する。

然し乍ら上記溶接機の制御には次の問題が生じる。

第２図に示す如く溶接条件が調整装置２，３によって溶
接電流を■１、送給速度をＶ工に設定する時、ｔｏの時
刻でスイッチ１６を開成するとその後ｔ１の時刻まで電
極１５は慣性送給されるのでこの電極慣性送給量を溶融
するべく溶融電流■。

をｔ′１の時刻まで通電する。

この（ｔｔ’ ｔｏ）の時間はオフテ゛イレイ時限継
電器によって設定される。

同様にして溶接条件を調整装置２，３によって溶接電流
■２、送給速度Ｖ２に設定する時、ｔ２の時刻まで電極
１５は慣性送給されるので、溶融電流■。

はｔ２′の時刻まで通電される。

この（ｔ ２’ ｔ ｏ）の時間はオフディレィ時限
継電器によって設定される。

従って溶接条件が異なる溶接を行う場合、夫々の条件に
適合した溶融電流■。

の通電時間の調整をその都度オフディレィ時限継電器１
７によって行わなけれは゛ならず、これは同一トーチを
用いて行う自動アーク溶接には極めて不便なものである
。

又溶融電流■。

の通電時間の調整を行わなければ、電極１５の母材４へ
の突っ込みが生じたり、或は電極１５の先端部と母材４
との間隔が不適当になったり等の問題が生じる。

更には第２図に示す如く慣性送給速度の減衰曲線と溶融
電流■。

の変化するグラフとが類似せず、又慣性送給速度がＯに
なる時刻と溶融電流がＯとなる時刻を若干ずらす必要が
あり、ために最終的に正確な電極１５の先端部と母材４
との間隔を得ようとする過渡的な電極１５の溶は過ぎを
起したり、チップ５への貼り付は等の不都合が生じる。

本考案者は従来の消耗電極式自動溶接機の電極送給制御
における上記した問題点に鑑み、これを有効に解決すべ
く本考案を威したものである。

本考案の目的は、消耗電極式自動溶接機において溶接電
源と溶接電源調整装置との間に一定電圧で作動する電磁
継電器を内蔵した積分演算回路を介設することによって
、溶接指令スイッチの開成後通電していた溶接電流を過
渡現象的に減衰させ、これを溶融電流として利用し、電
極先端部とビード部との間隔を常に適切に制御するよう
にした制御装置を提供することにある。

特に本考案の目的は、夫々の条件の溶接電流に対応して
過渡的変化をする溶融電流を得ることができると共に、
前記電磁継電器の作動を決定する電圧を一度設定するだ
けで、夫々の条件の電極送給速度がＯになるのに応じて
溶融電流をＯにすることができるため、溶接条件が異な
る場合においても同一のトーチを用いて溶接が繰り返し
行えるようにした制御装置を提供することにある。

又本考案の目的は、慣性による電極の送給速度減衰特性
曲線と溶融電流の減衰特性曲線を類似的な特性曲線とし
たため電極の溶は過ぎやチップへの貼り付は等を防止で
きるようにした制御装置を提供することにある。

従って本考案の目的は、同一のトーチを用いて溶接条件
の異なる複数の個所を溶接する場合に、電極の溶接ビー
ドへの突っ込みや、溶は過ぎによるチップへの付着が発
生せず継続して溶接作業が円滑に行えるようにした制御
装置を提供することにある。

以下に本考案の好適一実施例を添付図面に従って詳述す
る。

第３図ａは本考案に係る制御装置の回路説明図であり、
第１図と同一部分には同一符号を付す。

電源１ａは溶接電源調整装置２と電極送給速度調整装置
３に接続される。

溶接電源１ｂはスイッチ２０、可変抵抗２１．積分演算
回路２２、溶接電源調整装置２を介してチップ５、母材
４に接続される。

電源１Ｃはスイッチ１２、可変抵抗１３、電極送給速度
調整装置３を介して送給電動機６に接続される。

送給電動機６はローラ１４，１４を駆動して電極１５を
母材４方向へ送給する。

電源１ｄは溶接指令スイッチ１６を介して電磁継電器２
３に接続される。

電磁継電器２３は上記スイッチ２０．１２をオン・オフ
せしめる。

又第３図すに示す如く、積分演算回路２２はスイッチ２
０と可変抵抗２１との間に介設してもよい。

第４図は前記の積分演算回路２２の具体的回路図を示す
。

第４図に示す端子ａ、ｌ）、ｃは第３図に示す端子ａ、
ｌ）、ｃに対応している。

ａ端子とＣ端子との間にはダイオード２４、可変抵抗２
５、コンデンサー２６の直列回路が形成され、可変抵抗
２５の中間タップ２５ ａとＣ端子間にコンデンサー２
６に並列に抵抗２７、電磁継電器２８を配線し、更に電
磁継電器２８の一方の端子とｂ端子間に継電器２８によ
って制御されるスイッチ２９を設ける。

上記溶接機の制御装置の作動について説明する。

溶接指令スイッチ１６を閉或すると継電器２３が作動し
てスイッチ１２．２０を閉或せしめる。

スイッチ１２が閉或するため送給電動機６がローラ１４
゜１４を駆動させて電極１５を母材４方向へ送給する。

又スイッチ２０が閉或するため、継電器２８が作動して
スイッチ２９が閉或し、チップ５と母材４との間に所定
電圧を印加すると同時にコンデンサー２６が所定の電圧
を有する如く充電される。

電極１５が母材４方向へ移動し母材４に接触すると同時
に溶接電流によるアークが発生し溶接が行われる。

チップ５と母材４との間に通電する溶接電流の大きさは
溶接電源調整装置２によって、又電極１５が送給される
速度は電極送給速度調整装置３によって、溶接される個
所に応じた溶接条件に従って夫々適宜に決定される。

次に溶接作業終了のためスイッチ１６を開成すると継電
器２３の作動が停止しスイッチ１２．２０は開成される
。

スイッチ１２が開成されると送給電動機６への電源投入
は停止させられるが、電動機６は慣性で回転を持続し電
極１５を母材４方向へ送給する。

又スイッチ２０が開成されると、積分演算回路２２内の
コンテ゛ンサー２６に充電された電荷が放電し、引き続
き継電器２８を動作せしめるとともに慣性送給された電
極１５を溶融せしめ、電極１５の慣性送給が停止すると
同時に後述する機構によりスイッチ２つもオフし、電極
１５の先端と母材４との間隔が適正に保持されて溶接が
完了する。

第５図において溶接終了後の電極送給速度と溶融電流と
の関係を詳述する。

第５図ａは電極送給速度の変化を示すグラフ、第５図す
は溶接電流の変化を示すグラフ、第５図Ｃは電磁継電器
２８の端子間電圧の変化を示すグラフである。

Ａ、Ｂは夫々２種類の溶接条件で溶接を行う場合の特性
を示す。

どのグラフも横軸は時間ｔである。時間Ｏく１＜１．の
区間は溶接を行っている時間帯で、ｔｔｏの時、溶接指
令スイッチ１６を開威し本来の溶接作業を終了する。

溶接条件がＡの場合、初期値として電極送給速度が■１
、溶接電流が■１、端子間電圧がＥｌである。

１＝１６でスイッチ］６を開成すると、送給速度は１ｏ
＜１＜１．の間にグラフＡ１′の如き特性で減衰し停止
する。

又スイッチ１６の開成によってスイッチ２０が開成し、
コンテ゛ンサー２６の放電が開始される。

コンデンサー２６の放電電流はダイオード２４があるた
めａ端子方向には通電せず、ｂ端子方向へ通電する。

従ってコンデンサー６の放電電流が慣性送給される電極
を溶かすための溶融電流となる。

放電電流の過渡特性は第５図すにおいてグラフＡ２’で
示す。

又、コンテ゛ンサー２６の放電電流によって生じる継電
器２８の端子間電圧の過渡特性を第５図Ｃにおいてグラ
フＡ３’で示す。

放電電流の過渡特性Ａ２’、端子間電圧の過渡特性Ａ３
’はコンデンサー２６の容量Ｃ３、抵抗２５の抵抗値Ｒ
１、抵抗２７の抵抗値Ｒ２によって決定される。

これを数式となって、夫々暫時減衰する。

積分演算回路２２の電磁継電器２８は、予め復帰電圧、
即ち、スイッチ２９をオフせしめる電圧をＥ。

とじてセットされるから、第５図ＣにおいてグラフＡ３
’が電圧値Ｅ。

どなった時、即ち１＝１１の時刻において、継電器２８
の作動を停止し、スイッチ２９をオフせしめ、グラフＡ
２’に示す如く溶融電流を時刻ｔ１において瞬時に■。

より０にせしめる。継電器２８の端子間電圧Ｅが減衰し
てＥｌからＥ。

になる時間（ｔｌｔｏ）は電極送給速度がｖｌから０に
なる時間と同じになるように容量Ｃ１抵抗値Ｒ１，Ｒ２
によって調節することができる。

従って電極送給速度がＯになる時刻と溶融電流がＯにな
る時刻が一致し、電極１５の先端部と母材４との間隔を
適切な間隔にして溶接を完了することが可能である。

溶接条件がＢの場合、初期値として電極送給速度がｖ２
、溶接電流が■２、端子間電圧がＥ２である。

この場合には電極送給速度Ｖ２が大きいためグラフＢｌ
’に示す如く時刻ｔ。

でスイッチ１６を開成すると（ｔｚ−ｔｏ）の時間がか
かつて電動機６が停止する。

又溶融電流の減衰特性Ｂ２’及び端子間電圧の減衰特性
Ｂ３′も、初期値の■２、Ｅ２が大きい値をとるため、
夫々Ｅｏ、■ｏの値となるために要する時間が略（ｔｚ
ｔｏ）程かかり、従って電極送給速度がＯとなる時
刻と略同一時刻に、継電器２８によりスイッチ２９をオ
フせしめて溶融電流を０にする。

このようにして電極１５の先端部と母材４との間隔を適
切なものとして溶接を完了する。

溶接条件Ａと溶接条件Ｂとは、夫々、電極送給速度、溶
接電流が異なるが放電の過渡現象特性を利用すること及
び継電器２８の復帰電圧をＥ。

に設定することのみによって、夫々の溶接において慣性
送給速度の減衰特性と溶接電流の減衰特性とを近似的に
類似させることが可能となり、又電動機６の慣性送給時
間と慣性送給された電極の溶融時間とを一致させること
が可能となった。

特に夫々の溶融時間、（ｔｔ ｔｏ）と（ｔｚ−ｔｏ
）とが電磁継電器２８の復帰電圧Ｅ。

のみによって決定することができ、従って溶接条件の変
更に合わせて溶融時間を逐一調節する必要は生じない。

以上の説明で明らかなように本考案によれば、消耗電極
式自動溶接機の制御装置内に所定の電圧で作動する継電
器を有する積分演算回路を設けることによって、溶接電
流を過渡的に減少し、この過渡的に変化する電流を溶融
電流として利用するため、溶接条件が異なった溶接を行
う場合に、同一トーチを使用しつつも夫々の溶接におい
て電極先端部とビード部との間隔を常に適切に制御する
ことが可能である。

特に、過渡現象を利用して溶融電流を発生せしめるため
に慣性送給速度の減衰特性と溶融電流のグラフが類似し
、ために極めて正確に電極先端部とビード部との間隔を
制御することができると共に、前記継電器をオン・オフ
させる端子間電圧を一度設定するだけで、夫々の溶接条
件において電極送給速度が０になるのに応じて溶融電流
をＯにせしめることができ、溶接条件が異なる場合にお
いても同一トーチを使用して溶接を繰り返し行うことが
できる。

更には、従来の消耗電極式自動溶接機の制御装置に積分
演算回路を加えるという若干の変更で、上記効果を遠戚
することができ、極めて低費用でこれを行い頗る有益で
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例に係り、第１図は従来の制御装
置の回路図、第２図は従来の電極送給速度と溶接電流と
の関係を説明するグラフ、第３図ａは本考案に係る制御
装置の回路図、第３図すは別実施例の図、第４図は積分
演算回路の具体的回路図、第５図は本考案に係る電極送
給速度と溶接電流との関係を説明する図である。 尚図面中、１ｂは溶接電源、４は母材、５はチップ、６
は送給電動機、１５は電極、２２は積分演算回路、２６
はコンデンサー、２５．２７は抵抗、２８は継電器、２
９はスイッチである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 溶接電源から溶接電流の供給を受ける電極を、電動機よ
   り駆動されるローラによって母材方向へ送給し、溶接を
   行なうようにした消耗電極式自動溶接機において、前記
   溶接電源と電極との間に、溶接指令スイッチの開閉を対
   応して開閉し溶接電源を投入せしめるスイッチと、該ス
   イッチの閉動作によって充電され且つ開動作により、慣
   性送給される電極の速度変化に対応して放電する積分演
   算回路と、該積分演算回路の出力状態によって制御され
   る継電器と、該継電器によって開閉されるスイッチとか
   ら成る回路を設けたことを特徴とする消耗電極式自動溶
   接機の制御装置。