JPS61176474A - 短絡検出回路 - 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】 産業上の利用分野 本発明は消耗性電極と被溶接物との間に短絡とアークと
を交互にくりかえしながら溶接を行う短絡移行アーク溶
接機においてアーク発生中と短絡期間中とにおいて溶接
電圧、電流、消耗性電極の送給速度などを各別の値に制
御して所望の溶接結果を得るために用いる短絡検出回路
の改良に関するものである。

一般に短絡移行アーク溶接においては、短絡とアークと
が規則正しくくりかえされ、また所望の溶接結果を得る
ために時間、溶接電流、溶接電圧などを短絡期間とアー
ク期間とにおいてそれぞれ別個に適値に制御することが
必要であり、この°ためには短絡期間を正確に検出する
ことが重要となる。

従来の技術 上記短□絡期間の検出は、一般に溶接電圧がアーク時と
短絡時とでかなり明確に変化することから、溶接電圧を
検出しこの検出電圧をあらかじめ定めた基準電圧と比較
し、その比較結果により判別していた。

第３図はこのようにした従来技術による短絡検出回路を
用いた短絡移行アーク溶接機の例を示す概略構成図であ
る。同図において１は電力源であり一般の商用交流電源
、原動機駆動発電機、電池などが用いられる。２は電力
源１の出力を溶接に適した電圧、電流、特性に変換する
ための電力変換部であり、変圧器とサイリスタの組合せ
、インバータと整流回路との組合せなどを用いて直流出
力を得る公知の電力変換方式のものである。３は短絡移
行アーク溶接に必要な出力電流の過渡特性を得るための
直流リアクトル、４ａ、４ｂは出力端子、５は溶接トー
チであり図示を省略した送給手段により被溶接物６に向
って送給される消耗性電極７に溶接電力を供給する。８
は出力端子４ａａ４ｂ間の電圧を入力とする溶接電圧検
出器であり、９は短絡とアークとを判別するための電圧
しきい値を定める基準電圧設定器、１０は溶接電圧検出
器８の出力と基準電圧設定器９の出力とを比較する比較
器であり、出力設定器１１の出力とともに電力変換部２
の制御回路１２に供給される。

同図の溶接機においては、溶接電圧検出器８によって検
出された出力端子４ａ、４ｂ間の電圧ｅａか比較器１０
にて基準電圧設定器９の出力ｅｒ　　と比較されてｅａ
＞ｅｒのときにはアーク発生期間であり、ｅ　＜ｇ＝ｅ
　のときには、短絡発生期間であるａ　−ｒ と判別し、この判別結果が制御回路１２に出力される。

したがって同図の例においては溶接電圧検出器８、基準
電圧設定器９および比較器１０が短絡検出回路を構成し
ている。制御回路１２は出力設定器１１の出力を比較器
１０の出力によって修正した信号により電力変換部２に
対する駆動信号を決定する。この制御回路としては、例
えば短絡時間率即ち短絡とアークとのくりかえしの１周
期における短絡時間の占める割合を溶接条件設定器１１
にて設定し、比較器１０の出力によって得られる短絡時
間率がこの設定値に一致するように電力変換部２の出力
電圧、出力電流を調整するもの（例えば特公昭５１−３
６２３０号）が相当する。またこの制御回路によって消
耗性電極７の送給速度を制御して短絡とアークとの各期
間の割合を変化させて短絡時間率を調整することができ
や（例えば特公昭５２−１１２８９号）。

上記のようにして構成した従来の短絡検出回路にはつぎ
のような欠点がある。即ち短絡移行アーク溶接における
真の溶接電圧が検出で、きれば、短絡期間の溶接電圧は
十分に低くなるのでアーク期間との判別が容易であり、
上記従来の短絡検出回路のように、単純にあらかじめ定
めた基準電圧と溶接電圧との比較により判別するもので
も実用になる。しかし、真の溶接電圧を検出するために
はアーク発生点に至近の位置の電圧を検出することが必
要であり、このためには溶接電源から離れた位置にある
溶接トーチおよび被溶接物に電圧検出用の専用ケーブル
を別個に設ける必要があり操作性に大きな障害となる。

このため、通常は溶接電源の出力端子附近から電圧信号
を得ている。このために検出される電圧の波形は出力電
圧や出力電流の大小によって異った様子を呈するように
なる。

第４図は出力電圧が比較的低い値に設定されているとき
の検出電圧の波形を示し第５図は出力電圧が比較的高い
値に設定されているときの検出電圧波形を示す波形図で
あり、それぞれ横軸は時間を示している。また両図にお
いてそれぞれ（ａ）はアーク発生点近くで検出した場合
を示し、（ｂ）はアーク発生点から比較的離れた位置で
検出した場合を示し、またＴａはアーク発生期間、Ｔｓ
は短絡発生期間を示している。第４図および第５図の各
（ａ）の波形図に示すように溶接電圧の変化はアーク発
生点の近くで測定すれば、アーク発生時は溶接電圧の設
定値によって変化するものの短絡時は出力電圧の設定値
の大小にほとんど影響を受けない低電圧′となる。この
ために短絡検出のための基準電圧Ｃｒを一定の値、即ち
出力電圧の設定値の最低値と短絡発生時の電圧との中間
程度の値Ｅ１に定めておいても十分に安定に短絡を検出
することができる。

しかし、アーク発生点から離れた位置で溶接電圧を検出
するときには溶接電流によってアーク発生点から溶接電
圧検出点までのクープルによる電圧降下が溶接電圧に加
算されることになる。この溶接電流はアーク発生時に比
較して短絡時は極端に大きいために、検出した溶接電圧
は短絡発生中で当高い値を示すことになる。その値は出
力電圧の設定値によっては出力電圧を最低値に設定した
ときのアーク発生期間中の溶接電圧に相当する値に才で
達する。このためにもし短絡検出のための基準電圧を略
一定の値Ｅｌに定めておくと出力電圧の設定値によって
は全く短絡を検出できなくなる場合も発生する。

本発明は上記従来の検出回路の欠点を解決するために、
短絡を検出するための基準信号として溶接電源の出力設
定値を用いて、これと溶接電圧とを比較し、両者の大小
関係によって短絡期間とアーク発生期間とを判別するよ
うにしたものである。

作用 本発明においては、溶接電源の出力設定値に対応して短
絡検出のための基準電圧が変化するので、出力設定が高
く、このために短絡時の電流が太きくて検出し得る溶接
電圧が短絡時においても十分に低くならない場合には高
い基準値が検出値と比較され、菫た出力電圧の設定が低
く、このためにアーク発生時の検出電圧が低いときには
これに見合った低い電圧が基準値となって、いずれの出
力電圧に設定したときにも確実にアーク期間と短絡期間
とを判別することができるものである。

実施例 第１図に本発明の短絡検出回路を用いた短絡移行アーク
溶接機の実施例の接続図を示す。同図において１ないし
８および１０ないし１２は第３図に示した従来例と同様
の機能を有するものを示す。

１３は係数器であり、溶接電圧検出器８の出力信号と出
力設定器１１の出力信号とのレベルを調整するものであ
り、必要に応じて設けられる。同図の実施例においては
溶接電圧検出器８、出力電圧設定器１１、係数器１３お
よび比較器１０が短絡検出回路を構成している。

第１図の実施例においては、比較器１０には溶接電圧検
出器８の出力ｅ＆　と出力設定器１１の出力を係数器１
３にてレベル調整した信号Ｃｒ　　とが入力されて両信
号の大小関係に対応した信号を制御回路１２に出力する
ように構成されている。同図の実施例を第２図の波形図
によって説明する。

第２図において（ａ）は出力設定値を低い値のｅｏｌ　
　に設定したときの様子を示し、（ｂ）は出力設定値を
高い値の６０２　に設定したときの様子を示す。また図
中ＴａおよびＴｇ　　は第４図および第５図と同様にそ
れぞれアーク発生期間および短絡発生期間を示す。

いま出力設定器１１の出力がｅｏｌの低い値であるとき
には第２図（ａ）に示すようにアーク発生時Ｔａの溶接
電圧は低いが短絡時Ｔｓ　　に流れる電流も小さいので
短絡時の検出電圧も十分に低い値にある。

したがって短絡検出のための基準値ｅｒ　　を出力設定
器の低い設定値ｅｏｔ　に対してｋｅｏｌ（ただしＯく
ｋ＜１の定数）にしておけば正確な短絡の検出ができる
。−力出力設定器１１の設定値が６０２のように高いと
きには短絡時に流れる電流も大きくなり、このために短
絡期間Ｔ６　の検出電圧は第２図（ｂ）に示すように相
当高い値となるが、この場合は短絡検出のための基準電
圧もｋｅｏ２の高い値となっているから確実に短絡の発
生を検出することができる。

なお上記においては、溶接電源として出力電圧を設定す
るものについて説明したが、短絡移行アーク溶接を行う
ための溶接電源としては出力電圧電流特性が略定電圧特
性のものよりも出力電流の増加にしたがって出力電圧が
若干降下する適当な下降特性として短絡電流を制限した
り、アーク発生中は略定電圧特性とし、短絡が発生する
と短絡電流を適当な波形に制限する方式のものなどが用
いられることがある。これらの場合には出力設定器とし
て短絡電流即ち最大出力電流を設定する方式のものが使
用される。このような溶接電源に対しては出力設定信号
として出力電流設定値が用いられることになるが動作は
同じである。また係数器１３は、出力設定器１１と比較
器１０との間に設ける以外に溶接電圧検出器８と比較器
１０との間に設けてもよい。この係数器１３としては入
カイを 信号をに排するものの他に一定の電圧△Ｃを入力信号か
ら差引くようにしたものでもよい。さらに第３図の従来
装置の説明において述べたように制御回路１２としては
電力変換部２を制御するものの他に消耗性電極７の送給
速度を制御するもの、あるいは電力変換部と消耗性電極
の送給速度とをともに制御するものなどあらゆる制御を
行うものが適用できる。

発明の効果 以上のように本発明においては短絡を検出するための基
準信号として出力設定器の出力信号またはこれに対応し
た信号を用いて溶接電圧と比較するようにしたので、溶
接条件が変更されてもこれに伴って短絡検出のための基
準信号も変化するので、常に正確な短絡検出が可能とな
る。家だ溶接電流の影響がなくなるので溶接電圧の検出
を溶接電源の出力端子のところで行うことができ、アー
ク発生点の近くまで検出用ケーブルを引く必要がなく、
操作性にすぐれかつ断線等の事故の発生もなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の短絡検出回路を用いた短絡移行アーク
溶接機の例を示す接続図、第２図（ａ）および（ｂ）は
第１図の実施例の動作を説明するための波（ム）＃（励 ゝ〜１「蓋３図の従来例の動作を説明するための波形図
である。 ２・・・電力変換部、５・・・溶接トーチ、６・・・被
溶接物、７・・・消耗性電極、８・・・溶接電圧検出器
、９・・・基準電圧設定器、１０・・・比較器、１１・
・・出力設定器、１２・・・制御回路、１３・・・係数
器。　　　゛代理人　弁理士　　中　　井　　　宏 手続補正書く自発） 昭和６０年３月４日 昭和６０年特許願第１７７７５号 ２、発明の名称 短絡検出回路 ３、補正する者 事件との関係　　特　許　出　願　人 大阪市淀用区田用２丁目１番１１＠ （０２６）　　大阪変圧器株式会社 ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、出力設定器によつて出力が定められる溶接電源を用
   いて消耗性電極と被溶接物との間に短絡とアークとをく
   りかえしながら溶接を行う短絡移行アーク溶接機に用い
   る短絡検出回路において、溶接電圧検出回路と、前記出
   力設定器の出力電圧を基準信号とし前記溶接電圧検出回
   路の出力電圧と基準信号とを比較しアーク発生期間と短
   絡期間とを判別する比較回路とを具備した短絡移行アー
   ク溶接機に用いる短絡検出回路。 ２、前記溶接電圧検出回路は、前記溶接電源の出力端子
   または出力端子に近い部分の電圧を検出する回路である
   特許請求の範囲第１項に記載の短絡検出回路。