JPS6241838B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、消耗式電極を用いた直流アーク溶
接機において、短絡周期が容易に制御でき、とく
に、小電流域での短絡回数を多くして安定したビ
ードが得られるようにした直流アーク溶接機に関
する。

一般に、CO₂アーク溶接やMIG溶接は、定電圧
特性または準定電圧特性の直流電源と消耗電極を
用い、電極と母材とが短絡とアークを繰り返す短
絡移行形の溶接である。そして、従来の短絡移行
形の直流アーク溶接機においては、直流電源から
直流リアクトルを介して消耗電極と母材とに給電
している。この直流リアクトルは、短絡アーク時
の過大電流を制限して電流の急激な変化を緩和
し、アーク現象をコントロールし、さらに再アー
ク時には短絡時に蓄えられたＬｄｉ／ｄｔのエネルギを
放 出してアーク切れを防止する等の役目をもち、電
極と母材との短絡によりアークに移行する短絡移
行形の直流アーク溶接機においては不可欠のもの
である。

そして、定常時、短絡とアークを繰り返し、消
耗電極の送給速度と溶け込みがバランスしてお
り、溶接の仕上り、ビード外観がよく、スパツタ
も少ない。

しかし、何らかの原因により、消耗電極の送給
速度が遅くなつた場合、アーク発生期間が長くな
り、消耗電極がアーク熱によりとけ、電極の溶滴
が大きくなり、とくに半自動溶接の場合、溶け込
みのある部分とない部分とが生じ、溶接むらとな
り、かつスパツタの発生が大きくなる。

そこで、特公昭51−47653号公報に記載のよう
に、リアクトルの２次側に、ダイオード、抵抗、
コンデンサの直列回路を設け、かつコンデンサに
放電抵抗を設けたものが提案されている。

ところで、前記提案において、コンデンサの充
電電荷が放電抵抗を通じて放電するのは、電極の
送給速度が遅くなつてアークの発生期間が長くな
つたときのみであり、すべての短絡に追従するも
のではなく、アークの追従性が悪く、肉盛りが不
完全になり、ビードが不均一になりやすい。さら
に、単位時間当りの短絡回数に制限があり、アー
ク時間を短かくできる範囲が限定され、溶け込み
に限度が生じ、とくに、薄板の溶接には不向きで
ある。

この発明は、前記の点に留意してなされたもの
であり、消耗電極と母材との短絡時にリアクトル
に誘起される電圧を給電回路に帰還し、アークの
追従性をよくし、ビードを均一化するとともに、
短絡周期を短かくすることができ、肉盛りを良好
にし、半自動溶接に適応でき、かつ、立ち上り電
流を大きくしてピンチ効果を増大させ、短絡回数
が多く、アーク時間を短かくすることができ、溶
け込みが少なく、とくに薄板の溶接に適するもの
である。

つぎにこの発明をその実施例を示した図面とと
もに、詳細に説明する。

まず、１実施例を示した第１図において、１は
定電圧特性または準定電特性の直流電源、２，３
は直流電源１の＋端子、−端子、４は＋端子２に
接続された電極側負荷端子、５は−端子３に１次
リアクトル６を介して接続された母材側負荷端
子、７は送給駆動装置により駆動される駆動ロー
ル８により送給される消耗電極、９は電極側負荷
端子４に接続され消耗電極７に給電する給電チツ
プ、１０は母材側負荷端子５に接続された母材、
１１は一端が母材側負荷端子５に接続された２次
リアクトル、１２，１３は２次リアクトル１１の
他端と電極側負荷端子４との間に直列接続された
可変抵抗および整流器としてのダイオードであ
り、２次リアクトル１１と可変抵抗１２とダイオ
ード１３の直列回路からなる帰還回路が給電回路
に並列に接続されている。

つぎに、前記実施例の動作を、第２図とともに
説明する。同ａ図は、アーク電圧VAを示し、Ｔ
１，Ｔ２は短絡期間、Ｔ１′，Ｔ２′はアーク期間
である。同ｂ図は１次リアクトル６の両端電圧
VL１であり、２次リアクトル１１には、電圧VL
１に比例した電圧が誘起される。同ｃ図は２次リ
アクトル１１に流れる電流IL２である。

そして、電極７と母材１０が短絡された瞬間、
直流電源１から電極７と母材１０の給電回路に電
流が流れ、１次リアクトル６への通電により２次
リアクトル１１に電圧VL２が誘起され、可変抵
抗１２、ダイオード１３、両負荷端子４，５を介
して電極７と母材１０に帰還され、誘起電圧VL
２にもとづく電流IL２が直流電源１から電極７
と母材１０に流れる電流に重畳され、電極７と母
材１０に流れる短絡電流の立上り特性が、直流電
源１から電極７と母材１０に流れる電流の立上り
より急峻になる。

そして、可変抵抗１２の値を変化させると、電
流IL２が変化し、短絡回数が増減される。今、
可変抵抗１２の値を小さくすると、電流IL２が
大になり、電極７が母材１０と短絡した瞬間に急
峻な電流が流れ、電極７の溶断する距離が短かく
なり、つぎの短絡時間が小さくなり、かつ、短絡
電流が小さく、アーク時間も小さくなり、短絡回
数が多くなり、短絡周期が小さくなる。この場
合、短絡回数が多くなるとアーク時間も短かくな
るため、熱量が低下するが、逆にとけ込みが少な
くなるため、薄板の溶接に適し、とけ落ちがなく
なり、良好な溶接を行なうことができる。

また、２次リアクトル１１の誘起電圧VL２の
給電回路への帰還手段としては、第１図に示すほ
か、第３図ないし第６図に示す手段を適宜適用す
ることができる。

すなわち、第３図は、第１図の可変抵抗１２の
代りに、リアクトル１４を用いたものであり、第
４図は、２次リアクトル１１の一端を一端子３に
接続し、他端をダイオード１３を介して負荷端子
４に接続したものである。

また、第５図は、２次リアクトル１１の両端を
全波整流器１５に接続し、その両出力端を抵抗１
６を介して両負荷端子４，５に接続したものであ
り、第６図は、第５図における整流器１５の両出
力端を−端子３と負荷端子４に接続したものであ
る。

つぎに、この発明の他の実施例を示した第７図
について説明する。変圧器１７の星形結線された
３相の各２次巻線Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の一端は、＋
端子２に接続され、各他端は、それぞれ主サイリ
スタＳ１，Ｓ２，Ｓ３を介して−端子３に接続さ
れ、かつ、各２次巻線Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の中間タ
ツプからそれぞれベースサイリスタＳ１′，Ｓ
２′，Ｓ３′を介してベース端子３′に接続され、
直流電源１′が形成されている。

そして、＋端子２が電極側負荷端子４に接続さ
れ、−端子３が２個の１次リアクトル６′，６を介
して母材側負荷端子５に接続され、ベース端子
３′が両１次リアクトル６′，６の接続点に接続さ
れている。さらに、母材側負荷端子５と電極側負
荷端子４との間に、２個の２次リアクトル１１，
１１′、可変抵抗１２、ダイオード１３が直列接
続されている。

この実施例は、ベース回路付きであり、２個の
１次リアクトル６，６′にそれぞれ２次リアクト
ル１１，１１′を設け、とくに安定が要求される
小電流域において、短絡移行時に誘起されるリア
クトルの電圧を、負荷側に帰還し、電極７と母材
１０間に急峻な電流を流し、短絡時間を短かくし
てその間に流れる電流時間を短かくし、リアクト
ルに蓄積されるエネルギを少なくし、これにより
短絡回数の増加と、スパツタの減少の効果をはか
つたものであり、きわめてアークの安定した良好
な溶接が得られるものである。

なお、第７図の実施例において、２次リアクト
ル１１′と可変抵抗１２の代りに、抵抗のみ、リ
アクトルのみまたは抵抗とリアクトルのインピー
ダンス回路に構成することもできる。

また、第７図の他の実施例として、第８図ない
し第１０図に示すように構成することもできる。

すなわち、第８図は、両１次リアクトル６，
６′の接続点に、第７図における２次リアクトル
１１の一端を接続したものである。

第９図は、一方の２次リアクトル１１の両端を
全波整流器１５に接続し、整流器１５の出力端の
一端を母材側負荷端子５に、他端を他方の２次リ
アクトル１１′、可変抵抗１２を介して電極側負
荷端子４に、それぞれ接続したものである。

また、第１０図は、−端子３から１個の２次リ
アクトル１１と可変抵抗１２、ダイオード１３を
介して電極側負荷端子４に接続したものである。

以上のように、この発明の直流アーク溶接機に
よると、直流電源から消耗電極と母材とに給電
し、消耗電極と母材との接触によりアークを発生
する直流アーク溶接機において、前記直流電源の
給電回路に直列に設けられた１次リアクトルと、
該１次リアクトルの電圧に比例した電圧を誘起す
る２次リアクトルと、前記給電回路に並列に設け
られ前記２次リアクトルと整流器の直列回路から
なる帰還回路とを備えたことにより、溶接電流の
立上りを急峻にし、とくに小電流域での短絡回数
を増加させることができ、薄板の溶接に適するも
のである。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の直流アーク溶接機の実施例
を示し、第１図は１実施例の結線図、第２図ａ，
ｂ，ｃは第１図の各部の電圧、電流波形図、第３
図ないし第１０図はそれぞれ他の実施例の結線図
である。 １……直流電源、６，６′……１次リアクト
ル、７……電極、１０……母材、１１，１１′…
…２次リアクトル、１２……可変抵抗、１３……
ダイオード、１４……リアクトル、１５……全波
整流器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直流電源から消耗電極と母材とに給電し、消
   耗電極と母材との接触によりアークを発生する直
   流アーク溶接機において、前記直流電源の給電回
   路に直列に設けられた１次リアクトルと、該１次
   リアクトルの電圧に比例した電圧を誘起する２次
   リアクトルと、前記給電回路に並列に設けられ前
   記２次リアクトルと整流器の直列回路からなる帰
   還回路とを備えたことを特徴とする直流アーク溶
   接機。