JPS5994579A - 溶接ワイヤ球径制御法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、消耗電極式アーク溶接機に係シ溶接終了時に
、溶接ワイヤの先端球径を極めてワイヤ径に近づけるべ
く制御して次のアークスタートを安定にする溶接ワイヤ
球径制御方法に関する。

〔従来技術〕

アークスタートを安定にするだめには、一般にスタート
時の出力電圧と溶接ワイヤ（以下ワイヤと略す）の送り
速度の制御、さらには電源自体の回路定数（たとえば、
直流インダクタンス値や回路時定数）の検討などが必要
である。しかしながら、溶接終了時にワイヤの先端に形
成される球の大きさもやはシ、アークスタート性に犬き
く影響を及ぼす因子といわれている。この球径の大小が
アークスタートに与える影響については、球の底面に付
着した酸化皮膜の状態で若干具なるが、一般には球径の
小さい方が、次のアークスタートを安定にすると考えら
れている。第１図に従来用いられているワイヤ球径制御
の一例を示す。図においてＳｖはアーク起動信号、ＳＭ
はワイヤ送給用モータの駆動信号、ＳＥは出力電圧をそ
れぞれ示す。アーク起動信号ＳｗがＯＮになるとワイヤ
送給用モータの駆動信号８ｙｆＯＮにすると同時に、出
力電圧８Ｅを印加し、溶接を開始する。次にアーク起動
信号ＳｗがＯＦＦ、すなわち溶接終了時には、ワイヤ送
給モータの駆動信号をＯＦＦにし、かつブレーキをかけ
ると同時に、出力電圧を徐々に低減する（ハツチング部
Ａ）。前記低減は一般にワイヤ球径制御といわれる部分
である。溶接終了時にワイヤ先端に玉ができるのは、ワ
イヤ送給用モータの慣性によシ、ブレーキをかけた状態
でも、多少ワイヤが突き出すため、溶接終了時に、出力
電圧を遮断すると、前記ワイヤの送給速度の減少にとも
ない、アーク電圧が犬きくなシ（アーク電圧が伸びるた
め）溶滴が母材へ移行しにくくなった状態で溶接が終了
するためである。しだがって低減の方法もワイヤ送給速
度の減少にともない、出力電圧をバランスさせながら低
減する。第２図は前記第１図のワイヤ球径制御Ａの溶接
電流波形ＷＡとアーク電圧波形Ｗｚをモデル的に示しだ
ものである。図において　ｐ、はアーク消滅時を示し、
ＴＩはアーク消滅直前の短絡時間、Ｔａは同様にアーク
消滅直前のアーク発生時間、Ｅ。

はアーク消滅以降の無負荷電圧をそれぞれ示す。

第３図は、従来用いられているワイヤ球径制御回路をブ
ロック図で示したものである。出力電圧調整回路１（た
とえば整流素子で構成される）からの印加電圧はワイヤ
送給用モータ２によりワイヤリール３から母材４に向っ
て送給されるワイヤ５に印加され、母材４間にアークを
発生させる。このアーク電圧のコンデンサＣ１、抵抗Ｒ
，１およびＲ２によって所定の帰還電圧Ｅｆに調整され
、制御回路６に入力される。この制御回路６において溶
接中は、出力電圧設定回路７で設定された電圧になるよ
う制御信号Ｃ８を前記出力電圧調整回路１に出力する。

溶接終了時には、前記出力電圧設定回路７で設定した基
準電圧をコンデンサＣ１、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を用いて
所定の時定数で漸減させ、第１図のハツチング部Ａに示
すようなワイヤ球径制御を行うものである。

しかしながら、溶接終了時の終了信号のタイミングによ
り、第２図のアーク消滅直前のアーク発生時間Ｔ１が変
化する。この時間Ｔ、が長すぎると、ワイヤ先端の玉は
大きくなる。第４図は、前記アーク消滅直前のアーク発
生時間Ｔ１とワイヤ先端球径ｄの関係を実験で求めたも
のである。図においてｄｓはワイヤ自体の径、８〜１１
はＴ。

が変化した時のワイヤ先端の形状をそれぞれ示す。

従来は、所定の漸減電圧で球径を制御しているため、Ｔ
、の値が、変動しやすく、そのため、ワイヤ先端の玉の
形状が変化し、次のアークスタート除に再現性がなく、
不安定になるという問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたも
ので、溶接終了時のワイヤ先端の玉を極力小さくシ、次
のアークスタートを安定にさせるだめの溶接ワイヤ球径
制御法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、溶接終了時の指令にもとづき、溶接帰還信号
を通常の溶接時とは異なる信号、具体的には、短絡、ア
ークを検出可能な信号に調整し、あらかじめ定められた
出力電圧値、具体的には最低保持電圧値以後のナーク電
圧が短絡からアークへ移行した時期を検出し、アーク発
生直後に、出力電圧を遮断することによシ、溶接終了時
のワイヤ先端の球径を小さくするようにしたものである
。

〔発明の実施例〕

以下、図によって本発明の実施例について説明する。第
５図は本発明の一実施例を示しだ図である。図において
１２は出力電圧設定回路、１３は短絡検出用の電圧発生
回路であり、それぞれスイッチ素子１４および１５によ
ってどちらか一方が選択され、基準信号Ｅｓとして制御
回路１６へ入力される。また前記スイッチ素子１４．１
５および１７は溶接竺了時のモータブレーキＳｍによっ
て開閉される。Ｃ２はコンデンサであり、コンデンサＣ
１に比べ十分静電容ｔの小さなものを接続する。第６図
は第５図の制御回路１６の動作を説明した図である。以
下第５図および第６図を用いてワイヤ球径制御動作につ
いて説明する。アーク起動信号ＳｗがＯＮになるとモー
タブレーキ信号ＳＲはＯＦＦ’となり、スイッチ素子１
５は開、スイッチ素子１４は反転素子工を介して閉の状
態となり、出力電圧設定回路１２が選択され基準信号Ｖ
ｓとして制御回路１６へ入力される。一方、スイッチ素
子１７は同様にモータブレーキ信号ＳＲと反転素子工を
介し、閉の状態にセットされる。

したがって電圧帰還信号ＥｔとしてはコンデンサＣ＝０
１＋０２により平滑された信号となシ、制御回路１６に
取込まれる。また前述のようにコンデンサＣ２はコンデ
ンサＣ１に比べ十分小さい静電容量を呈するものを用い
ているのでＣキ０１となる。したがってＲ１，ｆ’ｔ２
．Ｃ１のみを用いた帰還回路とほぼ同価となる。次にア
ーク起動信号８ｗがＯＦＦ　（溶接終了時）になると、
モータブレーキ信号８ｉ＋’１ｄＯＮとなシ、前述のス
イッチ素子１４〜１７は逆の動作となシ、基準信号Ｅｓ
は短絡検出用の電圧発生回路からの信号ｅｓとなシ、帰
還信号ＥｔはコンデンサＣ２によシ、短絡アークを検出
できるよう調整された信号となり、制御回路１６に取込
まれる。制御回路１６はあらかじめ定めら孔たステップ
で出力電圧を漸減するだめの制御信号Ｃｓを出力電圧調
整回路に出力し、第６図に示す最低保持電圧Ｅ、ｆｉ以
降の短絡時期を検出し、短絡からアークになった（２８
点）直後出力電圧を遮断する。第７図はこの原理を示す
図で、ＰＴは短絡中を示す信号である。

ここで制御回路１６は基準信号Ｅｓと帰還信号Ｅ、を取
込み、その結果出力電圧調整回路へ制御信号Ｃｓを出力
する構成であればよい。また本発明では、ワイヤ球径制
御時の、帰還信号の回路切換えにモータブレーキ信号を
用い、短絡・アーク検出を行っているが、短絡・アーク
検出回路のみを別に設けることも可能である。ただしこ
の方法だと素子類の部品点数が多くなるという問題が生
じる。このような点から、第５図に示すように、本発明
では簡単な回路構成で、最適なワイヤ球径制御を実行す
ることができる。まだ、制御回路１７に、たとえばマイ
クロコンピュータなどの記憶回路素子を用い、プログラ
ムによって上記の制御を行うことも可能であシ、この場
合は、さらに部品点数の削減になる。制御回路１６にマ
イクロコンピュータを適用したときの制御動作のフロー
チャートを第８図に示す。なお、第８図は溶接終了の指
令信号を受けて、ワイヤ球径制御開始力・ら、終了まで
の一連の動作を説明したものである。第８図において５
ＴＥＰＩでは、まず出力電圧帰還信号が電圧漸減時の最
低保持電圧風に至った−７＞＝どうか判定し、至ってな
い場合は５ＴＥＰ６に進み、再び出力の漸減を続行する
。Ｅｏに等しくなったら、５ＴＥＰ２に進み、現在短絡
かどうかの判定を行い、短絡の場合は５ＴＥＰ３に進み
、短絡フラグに１をセットし５ＴＥＰ５でＥｌ、ｌ制御
、すなわち最低保持電圧でアークを続行させる。８ＴＥ
Ｐ２でアーク中であることを検出すると、５ＴＥＰ４に
進み、短絡フラグの状態を見て、短絡からアークへ移行
したかどうか判定する。短絡からアークへ移行していな
い場合は、５ＴＥＰ５に進み、上記の制御を行う。８Ｔ
ＥＰ４で短絡からアークへの移行を検出すると、５ＴＥ
Ｐ７に進み、所定の時間、遅延を経た後、出力電圧を遮
断し、短絡フラグを０にリセットし終了となる。ここで
、遅延処理は、短絡から完全に°アークに々るための時
間遅延を行うだめのものであシ、経済的にはｌＱｍｓｅ
ｏ程度が良好である。また以上の説明では、溶滴の移行
状態が短絡。

アークの繰返しを前提としているが、大電流の場合のよ
うに短絡のない状態でも、強制的にアーク電圧または溶
接電流を制御することによシ、短絡を生じさせれば、本
発明の球径制御は実行可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、簡単な回路構成で
、溶接終了時の溶接ワイヤ先端の玉を極力小さくするこ
とができるため、次のアークスタートを安定にでき、溶
接部の信頼性向上がはかれるとともに、溶接ロボットに
適用した場合は、装置全体の信頼性をも向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来用いられているワイヤ球径制御のシーケン
スの一例を示す図、第２図は、ワイヤ球径制御時の溶接
電流波形とアーク電圧波形の関係を示す図、第３図は、
従来のワイヤ球径制御回路のブロック図、第４図はアー
ク消滅直前のアーム発生時間とワイヤ先端球径の関係を
求めた図、第５図は本発明の一実施例を示した図、第６
図は本発明のワイヤ球径制御の動作を説明した図、第７
図は、本発明のワイヤ球径制御原理を示した図、第８図
は、本発明の制御回路にコンピュータを適用したときの
制御動作のフローチャートである。 １３・・・短絡検出用の電圧発生回路、１４，１５゜１
７・・・スイッチ素子、■・・・信号反転素子、Ｃ２・
・・コンデンサ、Ｅ８・・・基準信号、Ｅｆ・・・出力
電圧帰還信号、ＳＲ・・・モータブレーキ信号、Ｓｗ・
・・アーク起動（トーチスイッチ）信号、Ｃ８・・・制
御信号、第１口 第３　口 第４図 Ｔ良 才５′″日 才り国 オフ図 −一一一一−Ｗユ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 消耗電極を用いたアーク溶接機において、短絡検出用基
   準電圧発生回路と、短絡とアーク状態を検出可能に調整
   するための出力電圧帰還調整回路と、前記短絡用基準電
   圧発生回路からの信号と前記調整回路からの信号をとり
   こみ、溶接終了時の溶接ワイヤ先端の球径の制御を行う
   制御回路とからなり、溶接終了信号が入力されると、前
   記短絡検出用基準電圧発生回路および出力電力電圧帰還
   調整回路に切替え、アーク電圧を所定のステップで漸減
   するとともに、アーク電圧があらかじめ設定しである最
   低保持電圧に至ったとき、この電圧以後の、短絡からア
   ークになる状態を検出し、アーク電圧を遮断することに
   よシ、溶接終了時の溶接ワイヤ先端の玉を極力小さくす
   ることを特徴とする溶接ワイヤ球径制御法。