JPS6157113B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、TIG溶接或はプラズマ溶接等の非消
耗電極式のアーク溶接機において、ワイヤの溶融
が安定しておこなわれるアーク溶接機を提供する
ものである。

本発明に最も近い従来技術の１つとして第１図
に示す溶接機があり、これは非消耗電極１と被溶
接材２との間に接続された直流垂下特性の電源３
より可変抵抗４を介してワイヤ５に通電するもの
である。しかしこのような溶接機では、ワイヤ５
に直流垂下特性の分流電流が流れるため、溶接の
開始及び終了時、或は溶接中のワイヤ送給量の変
動またはプラズマ電流変動等に対してもほぼ一定
の電流が保持されるためにワイヤの溶け過ぎとか
アークよりの突抜け現象が発生し易い。

本発明は、上記のような変動に対してワイヤが
常にアークより外れることなく、ほぼ一定の位置
で溶融することのできるアーク溶接機を提供する
ことを目的としている。

本発明は、ワイヤに通電する電源として別個の
直流定電圧特性の電源を設けたことを特徴とす
る。

ワイヤに通電する電源として直流定電圧特性の
電源を接続して通電することにより、ワイヤを流
れる電流値がワイヤ送給量の変動或は、主なるア
ークの電流変動に対して、ワイヤの溶融が安定す
る方向に自己調整されるアークの特性を利用した
ものである。

本発明をプラズマアークに適用した実施例を第
２図に示す。

非消耗電極１と被溶接材２との間に直流垂下特
性の電源３を設け、アーク６を発生させる。さら
に、非消耗電極１とワイヤ５との間にも直流定電
圧特性の電源７を設け、非消耗電極１とワイヤ５
との間にアークを発生させる。

なお前記直流垂下特性の電源３においては負極
が非消耗電極１側に、正極が被溶接材２側になる
ように接続し、また直流定電圧特性の電源７にお
いても電源３の接続法に対応させて負極が非消耗
電極１側に、正極がワイヤ５側になるように接続
する。

電源３および電源７において、非消耗電極１と
被溶接材２とワイヤ５に対して正負の極性を限定
した理由は、電源３において正極を非消耗電極１
側に、負極を被溶接材２側になるように前述とは
逆の接続をすると非消耗電極１の損傷がはげしく
なり、好ましくなくなる。また電源７においても
正極を非消耗電極１側に、負極をワイヤ５側に接
続すると電源３と電源７との間にも電流が流れる
ようになり、このような流れを生じさせないため
にも極性を限定する必要があるためである。

第３図は本発明のアーク溶接機によるワイヤの
送給量（ｍ／min）とワイヤを流れる電流Ａとの
関係を示す図である。すなわちワイヤを流れる電
流が100Aになるように設定した後、送給量を変
動させた場合には、電流は実線のように自動的に
変化し、好ましく調整される。また、ワイヤ送給
量の変動に対する安定性を示すものでワイヤ送給
速度5.2m／minで安定な溶融を示すワイヤ電流
100Aに設定したものが何らかの理由で変動した
場合、例えば低送給量になつた時には電流値が低
電流に自己調整されて溶け過ぎを防止する働きを
することを示している。

この自己調整の作用は次のように説明できる。
すなわち、、ワイヤの送給量が低下した時には、
ワイヤ溶融位置が主アークの外縁部に出て（はや
く溶けて、主アークの手前の方で落ちる）主アー
クに晒されるワイヤ表面が減少し、ワイヤのアー
ク電圧が高くなる現象が起こる。その結果、直流
定電圧電源の電流電圧特性の関係（僅かの電圧増
加に対して、電流が大きく減少）に従つて、ワイ
ヤを流れる電流が100Aから低い電流に自己調整
され、ワイヤの溶融状態が安定に維持される。

この場合、ワイヤを流れる電流を100Aと設定
した後には、一切、人為的な調整を行なう必要が
ないことは言うまでもなく、さらに、前もつて自
動的に変化するよう制御する必要もない。これは
アーク現象に基づく電圧変化と電源の特性を利用
した結果による。

同様に、第４図は主たるアークとしてプラズマ
アークを用いた場合のプラズマアーク電流Ａとワ
イヤを流れる電流Ａとの関係を示す図で、電流を
100Aになるように設定した後、プラズマアーク
電流を変動させるとワイヤを流れる電流は実線の
ように自動的に変化し、好ましく調整される。

また、主なるアークの電流変動に対する安定性
を示すもので、プラズマアーク電流200Aの時、
安定な溶融を示すワイヤ電流100Aに設定したも
のが何らかの理由で変動した場合、例えばプラズ
マアークが高電流になつた時には、ワイヤ電流が
低電流に自己調整されて溶け過ぎを防止する働き
を示し、逆にプラズマアークが低電流になつた時
にはワイヤ電流が高電流に自己調整されて未溶融
を防止する働きをすることを示している。

この自己調整の作用は次のように説明できる。
すなわち、プラズマアークが高電流になつた時に
は、ワイヤが溶けやすくなり、ワイヤの溶融位置
が外縁部に出てプラズマアークに晒されるワイヤ
表面が減少し、ワイヤのアーク電圧が高くなる現
象が起こる。逆に低電流になつた時には、ワイヤ
がプラズマアークの中心部まで入つて溶融するた
めワイヤのアーク電圧が低くなる。この時、同時
に主なるプラズマアーク電流が高電流になつた時
には、プラズマアークの電圧が高くなるため、ワ
イヤのアーク電圧も高くなり、プラズマアーク電
流が低電流になつた時には、プラズマアークの電
圧が低くなるためワイヤのアーク電圧も低くなる
現象が起こる。これは、プラズマアークの電位傾
度が変化するためで、これらの現象も、プラズマ
アークの電流が増加すればワイヤの電流が低下し
て、ワイヤの溶融状態が安定に維持される方向に
働く。これらは、アーク現象に基づく電圧変化と
電源の特性を利用した結果によるものでこのよう
に本願発明では再調整あるいは自動制御など全く
行なう必要がない。

上記例は、プラズマ溶接法を用いた場合である
が、TIG等他の非消耗電極式溶接法でも同様な効
果をもつのは言うまでもない。

本発明により、溶接中のワイヤ溶接位置を常に
アーク中の一定の位置に保とうとする働きをもた
らすもので、その結果種々の変動に対して安定し
たワイヤの溶融が維持されるアーク溶接機が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術の実施例を示す構成図、第２
図は本発明をプラズマアーク溶接機に適用した実
施例を示す構成図、第３図は、ワイヤ送給量の変
動によつてワイヤを流れる電流の変化を示す図で
あり、第４図は、プラズマアーク電流の変動によ
つてワイヤを流れる電流の変化を示す図である。 １……非消耗電極、２……被溶接材、３……直
流垂下電源、５……ワイヤ、７……直流定電圧電
源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 非消耗電極と被溶接材との間に発生したアー
   ク中へワイヤを送給しながら溶接する溶接機にお
   いて、非消耗電極と被溶接材との間に直流垂下特
   性の電源を設け、さらに非消耗電極とワイヤとの
   間に直流定電圧特性の電源を設け、前記直流垂下
   特性の電源においては負極が非消耗電極側に、正
   極が被溶接材側になるように接続し、また直流定
   電圧特性の電源においては負極が非消耗電極側
   に、正極がワイヤ側になるように接続したことを
   特徴とするアーク溶接機。