JPS6230072B2

JPS6230072B2 -

Info

Publication number: JPS6230072B2
Application number: JP12111780A
Authority: JP
Inventors: Bunzo Ando; Giichiro Shimizu; Hisashi Asakura
Original assignee: Hitachi Seiko Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1980-09-03
Filing date: 1980-09-03
Publication date: 1987-06-30
Also published as: JPS5747581A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、アルゴンガス等の不活性ガスある
いは酸素、炭酸ガス等を不活性ガスに混合したガ
ス中で消耗電極を用いたガスシールドのパルスア
ーク溶接に用いるパルスアーク溶接電源に関する
ものである。

一般に、パルスアーク溶接は、電極と母材間に
低出力のベース電流を通電し、このベース電流に
重畳させて任意の周期でパルス状の電流を供給し
て溶接するものである。溶接電流がパルス状の電
流であることによる大電流の時にピンチ力によ
り、送給されたワイヤ先端の溶融金属がスプレー
状の小粒子となつて、先端から高速度で離脱する
ため、スパツタの発生が少ないという利点を有し
ている。

従来のパルスアーク溶接電源を、第１図に示
す。同図において、１は３相変圧器、２は３相変
圧器１の出力を整流する整流器、３および４は整
流された出力から負荷に流れる電流を限流する限
流抵抗、５はベース電流を切り換える切換器であ
り、３相変圧器１、整流器２、限流抵抗３，４、
切換器５により負荷にベース電流を供給するベー
ス電流供給電源が構成されている。６は単相変圧
器、７はサイリスタ等の制御素子を有する制御整
流器であり、単相変圧器６、制御整流器７により
負荷にパルスを供給するパルス電流供給電源が構
成され、ベース電流供給電源と並列に負荷に電流
を供給している。なお、８は消耗性の電極、９は
母材、１０は電極８が母材９に短絡した場合の過
大電流を限流するリアクトルである。

しかし、第１図に示すパルスアーク溶接電源
は、商用周波数を用いた電源を位相制御してパル
スを構成しているために、制御角によつてパルス
電流のピーク値が大きく変わり、スプレー効果が
変化するので均一の溶接結果が得られない。たと
えば、パルス電流がスプレー溶接の臨界電流値以
下ではパルス幅も狭く溶滴がワイヤ径以上の大塊
となり不規則に移行する。他方パルス電流が臨界
電流以上では溶滴は細粒化するので、比較的安定
なスプレー移行ができるが、さらにパルス電流が
大きくなると、パルス幅も広く母材への入熱が過
多となり、母材が薄板の場合には、とけ落ちなど
が生じる。このため、最適溶接を行うには、パル
ス電流とともにベース電流も可変にする必要があ
つた。また、狭開先の溶接を行う場合には、高い
アーク溶接で行うと、アークが広がりすぎ、母材
に溶融金属の移行が円滑に行われず、かつ、シー
ルドガスによるシールドの状態が悪くなり、溶接
欠陥が生じやすかつた。さらに、パルス電流を供
給するのに単相を用い、ベース電流を供給するの
に３相を用いているために、入力電流に不平衡が
生じ、入力電源に接続された他の機器が誤動作す
るなどの悪影響があつた。

本発明は、上記した従来技術の欠点を除去した
もので３相の入力電流を平衡化し、スムーズな溶
摘移行と安定な溶接アークによつて高品質の溶接
部が得られる最適な溶接電流を出力するパルスア
ーク溶接電源を提供することを目的とする。

第２図は、本発明の一実施例を示す回路図であ
る。第２図において第１図と同一符号は同図の同
一機能のものを示している。１１は２次側結線が
星形結線された溶接用変圧器、１２は溶接用変圧
器１１の出力を全波整流するか制御整流する整流
器、１３は整流器１２の出力を平滑するコンデン
サ、１４は平滑された直流電圧をトランジスタま
たはサイリスタの制御素子によりオンオフ溶接負
荷にパルス電流を供給するチヨツパ、１５はチヨ
ツパ１４のスイツチング動作期間を制御する制御
装置、１６は溶接用変圧器１１の２次側結線が星
形結線の中性点に接続されベース電流を供給する
第１の限流器、１７は第１の限流器に流れるベー
ス電流の逆流を防止するダイオード、１８は整流
器１２の出力と負荷との間に設けられ溶接負荷に
重畳電流を供給する第２の限流器である。

いま、入力電源が溶接用変圧器１１に印加する
と、溶接用変圧器１１により所要電圧に変圧し、
その電圧を整流器１２により整流し、コンデンサ
１３により平滑される。平滑された直流電圧は、
第２の限流器１８を介して電極８、母材９間に印
加され、第３図ａで示される高い無負荷電圧をも
ち、垂下の大きい重畳電流が流れる。また、整流
器１２のダイオードD₁，D₂，D₃により構成され
る３相半波整流回路は第１の限流器１６を介して
電極８、母材９間に印加され、第３図のｂで示さ
れる低い無負荷電圧をもち、垂下の小さいベース
電流が流れる。そして、制御装置１５により、チ
ヨツパ１４の導通をパルスアーク溶接に最適な範
囲すなわち第４図の範囲Ａの所望の点たとえばパ
ルス幅を0.5msecパルス電流を600Aに設定する。
そして、パルス電流とパルス電流との間はダイオ
ード１７、第１の限流器１６、電極８、母材９、
整流器１２のダイオードの介して３相半波電流の
ベース電流が流れている。このベース電流からチ
ヨツパ１４が導通しパルス電流が流れると、ダイ
オード１７は逆バイアスされ、ベース電流がしや
断する。ベース電流がしや断するとリアクトル１
０によつてパルス電流の立上りが遅れてパルス電
流がしや断しようとするが第２の限流器１８を介
して小電流が負荷に流れるため、アークが持続し
パルス電流が流れて最適なパルスアーク溶接がな
される。

なお、第４図は、高速度カメラを用いてアーク
現象を撮影し、パルスアークの最適値を見い出し
たものであり、範囲Ａは最適範囲であり、範囲Ｂ
は、エネルギーが不足し、確実に溶滴が移行しな
い領域で、溶滴がワイヤ径より大きくなることも
あり、範囲Ｃは、母材への入熱が過多で、母材が
薄板の場合にはとけ落ちが生じる。

なお、前記実施例では、整流器１２のダイオー
ドによりベース電流の３相半波電流にしていた
が、ダイオードをサイリスタにし、サイリスタを
全導通させてもよい。また、範囲Ａの所望値を変
化させる場合、制御装置１５によりチヨツパのパ
ルス幅を変化させるとともに、整流器１２の制御
素子を制御し、整流器１２の出力を可変し、パル
ス幅に適するパルス電流にすればよい。

以上のように、この発明のパルスアーク溶接電
源は、パルスアーク溶接に必要なパルス電流とパ
ルス幅を、整流器とチヨツパにより得るととも
に、溶接用変圧器と整流器と第１の限流器により
ベース電流を得て、整流器の出力より負荷に第２
の限流器を設けて重畳電流を得ているため、パル
スアークに最適なパルスが得られ、品質の良い溶
接ができる。また、パルス電流およびベース電流
を共通の電源を得ているので、入力電流に不平衡
が生じることは少なく、他の機器が誤動作するな
どの悪影響を避けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のパルスアーク溶接電源の回路
図、第２図は本発明のパルスアーク溶接電源の一
実施例の回路図、第３図は第２図のベース電流と
重畳電流の出力特性図、第４図は第２図のパルス
アーク溶接電源のパルス幅とパルス電流の特性図
である。１１…溶接用変圧器、１２…整流器、１４…チ
ヨツパ、１５…制御装置、１６，１８…限流器、
１７…ダイオー。

Claims

【特許請求の範囲】

１２次巻線が星形結線された溶接用変圧器と、
この溶接用変圧器の出力を整流する整流器と、こ
の整流器の出力をオンオフし溶接負荷にパルス電
流を供給するチヨツパと、前記溶接用変圧器の中
性点と溶接負荷との間に設けられた第１の電流制
限素子と、前記整流器の出力と溶接負荷との間に
設けられた第２の電流制限素子により構成された
ことを特徴とするパルスアーク溶接機。