JPS6247628B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アーク溶接におけるワイヤーステイ
ツクの検出方法および装置に関するものである。

従来の自動アーク溶接機では、溶接終了時に溶
接ワイヤーと溶接母材との溶着現象（以下ワイヤ
ーステイツクという）を起さない様に電圧電流の
調整を行つて対処していたが、ワイヤーステイツ
クは完全には無くならず、ワイヤーステイツクを
起こした場合にはそのままの状態で溶接トーチが
次の溶接箇所に移動されるため装置を破損させた
り、あるいは溶接トーチが曲り、このため溶接位
置が変り溶接不良が生じることがあつた。

ワイヤーステイツクのために破損した装置等を
元の状態に復帰させるためには、多くの時間を要
し、このため自動アーク溶接機の稼動率を下げる
ことになり、アーク溶接が自動化しにくい原因と
なつていた。

本発明の１つの目的は、アーク溶接における溶
接終了時のワイヤーステイツクの発生を検出する
方法を提案することにある。

本発明アーク溶接におけるワイヤーステイツク
の検出方法は、溶接トーチと溶接母材との間に溶
接電圧より小さくかつ溶接電圧とは逆極性の直流
電圧を印加し、前記溶接電圧に基づく電流の有無
を検出して溶接の終了を判断し、溶接が終了した
後に前記逆極性の直流電圧に基づく電流の有無を
検出することによつてワイヤーステイツクの発生
の有無を検出することを特徴とするものである。

本発明の他の目的は、アーク溶接における溶接
終了時のワイヤーステイツクの発生を検出する装
置を提供することにある。

本発明アーク溶接におけるワイヤーステイツク
の検出装置は、溶接トーチと溶接母材との間に溶
接電圧より小さくかつ溶接電圧とは逆極性の直流
電圧を印加する直流電圧源と、前記溶接電圧に基
づく電流の有無により溶接の紙了を検出して溶接
の終了を示す信号を発生する第１検出回路と、溶
接が終了した後に前記逆極性の直流電圧に基づく
電流の有無を検出する第２検出回路とを具え、こ
の逆極性の直流電圧に基づく電流の有無と前記溶
接の終了を示す信号とに応動して溶接の終了時に
ワイヤーステイツクの発生の有無を示す信号を出
力する出力回路を前記第２検出回路に設けたこと
を特徴とするものである。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。第１
図ａ，ｂ，ｃは、本発明方法および装置を説明す
るための回路図である。

図中、１は溶接電圧を供給する溶接電圧源であ
り、２は溶接装置の始動スイツチである。溶接ト
ーチと溶接母材とのアーク部分は可変抵抗３とス
イツチ４との等価回路で示し、ワイヤーステイツ
クの発生の有無はスイツチ５のオン・オフで示
す。

本発明によれば、溶接トーチと溶接母材との間
に溶接電圧Ｖより小さくかつ溶接電圧とは逆極性
の直流電圧Ｅを直流電圧源６により抵抗７を経て
印加する。さらに、溶接トーチと溶接母材との間
に、溶接電圧Ｖに基づく電流の有無により溶接の
終了を検出して溶接の終了を示す信号を発生する
第１検出回路８をダイオード９を経て接続し、お
よび溶接が終了した後に逆極性の直流電圧Ｅに基
づく電流の有無を検出する第２検出回路１０をダ
イオード１１を経て接続する。ダイオード９は溶
接電圧Ｖに対し順方向に、ダイオード１１は溶接
電圧Ｖに対し逆方向になるように接続する。

スイツチ２をオンして溶接電圧Ｖを印加した状
態を第１図ａに示す。この場合、アーク溶接が行
なわれているので、スイツチ４はオンしており、
ワイヤーステイツクは起つていないのでスイツチ
５はオフしている。溶接電圧Ｖは逆極性直流電圧
Ｅよりも十分に大きいから、溶接ワイヤーから溶
接母材に溶接電流I₁が流れてアーク溶接を行な
う。溶接中は、逆極性直流電圧源６および抵抗７
には溶接電圧Ｖにより電流I₂が流れ、また、ダイ
オード９には順方向電圧が加わるため第１検出回
路８およびダイオード９には、溶接電圧Ｖにより
電流I₃が流れる。他方、ダイオード１１には逆方
向電圧が加わるため第２検出回路１０には電流は
流れない。

第１図ｂは、スイツチ２がオフされ溶接が終了
し、ワイヤーステイツクが生じていない状態、す
なわち正常な状態を示す。この場合、アークおよ
びワイヤーステイツクはないのでスイツチ４およ
び５はともにオフしている。スイツチ２がオフさ
れているため、溶接電圧Ｖに基づく電流I₁，I₂，
I₃はもはや流れない。また、直流電圧Ｅによりダ
イオード９には逆方向電圧が加わるため直流電圧
Ｅに基づく電流が第１検出回路８を流れることは
ない。従つて、第１検出回路８においては、電流
I₃の有無を検出することによつて溶接の終了を判
断し液接の終了を示す信号を発生することができ
る。

直流電圧Ｅによりダイオード１１には順方向電
圧が加わるため、第２検出回路１０には直流電圧
Ｅに基づく電流I₄が流れる。他方、第１図ｃにス
イツチ５のオン状態で示すように、ワイヤーステ
イツクが生じていればスイツチ５を経て電流I₅が
流れる結果、抵抗７には電圧Ｅの大きさに相当す
る電圧降下を生じ、このためダイオード１１には
電圧が印加されず第２検出回路１０には電流I₄が
流れない。

このように、溶接終了時にワイヤーステイツク
が生じていなければ第２検出回路１０には電流が
流れ、ワイヤーステイツクが生じていれば第２検
出回路１０には電流が流れないので、第２検出回
路１０においてこの電流の有無を検出することに
よつて、ワイヤーステイツクが生じているか否か
を判断することができる。

第１検出回路８は、溶接の終了を示す信号を発
生し、この信号に同期して第２検出回路１０に設
けた出力回路からワイヤーステイツクの発生を示
す信号を出力させることができる。

次に、本発明アーク溶接におけるワイヤーステ
イツクの検出装置の一実施例を第２図に基いて説
明する。第２図において第１図に示す回路要素と
同様の回路要素には同一番号を付して示す。

自動アーク溶接機の溶接電源１は、３相交流電
圧を降圧する変圧器１２と、サイリスタ１３，１
４，１５を用いた全波整流器と、各サイリスタの
位相制御装置１６とにより構成する。溶接電圧Ｖ
は位相制御装置１６において可変抵抗器１７を設
定することにより制御される。この制御された溶
接電圧Ｖは、溶接電圧端子１８，１９を経て溶接
トーチ２０および溶材であるワイヤー２１と溶接
母材２２との間に印加され、ワイヤーと溶接母材
との間にアーク放電を生じ母材を溶接する。この
間、ワイヤー２１は送給装置２３によつて送られ
る。

以上が自動アーク溶接機の概要であるが、本発
明において問題としているワイヤーステイツクは
溶接の終了時点で生じる。

本発明によれば、溶接トーチ２０と溶接母材２
１との間に溶接電圧Ｖより小さくかつ溶接電圧と
は逆極性の直流電圧Ｅを直流電圧源６により抵抗
７を経て印加する。直流電圧源６は、単相変圧器
２４、ブリツジ整流器２５および平滑用コンデン
サ２６により構成する。直流電圧源６の側出力
端子を抵抗７を経て側の溶接電圧端子１９に接
続し、直流電圧源６の側出力端子を側の溶接
電圧端子１８に接続する。溶接電圧端子１９を、
ツエナーダイオード２７およびダイオード９を経
て第１検出回路８に接続し、およびダイオード１
１を経て第２検出回路１０に接続する。第２検出
回路１０は、第１検出回路８からの出力信号と同
期してワイヤーステイツクの発生を示す信号を出
力する出力回路２８を具えている。

溶接開始前は、位相制御装置１６に接続されて
いる始動スイツチ２はオフされており（第３図
ａ）、溶接電圧端子１８，１９間には直流電圧源
６により負の電圧が印加されている（第３図ｂ，
ｃ）。また第２検出回路１０のトランジスタ２９
にはダイオード１１および抵抗３０を経て直流電
圧源６から正電圧が印加されるため、トランジス
タ２９はオンされている（第３図ｄ，ｅ）。

スイツチ２がオンされて位相制御装置１６によ
りサイリスタ１３，１４，１５のゲートG₁，
G₂，G₃にトリガー信号が入力されると溶接電圧
端子１８，１９に正の溶接電圧Ｖが印加される
（第３図ｂ，ｃ）。ワイヤー送給装置２３によりワ
イヤー２１が送られてワイヤーが母材２２に接触
すると溶接電圧I₁が流れアーク溶接が開始され
る。溶接中は、溶接条件を満足させるために溶接
電圧およびワイヤーの送りを制御する。

端子１８，１９に溶接電圧が印加されると、端
子１８→接続点３１→ブリツジ整流器２５→抵抗
７→接続点３２→端子１９→変圧器１２の２次巻
線の中性点３３→サイリスタ１３，１４，１５→
端子１８の閉回路に電流I₂が流れる。同時に、端
子１８→接続点３１→接続点３４→バイアス電源
３５→抵抗３６→抵抗３７→ダイオード９→ツエ
ナーダイオード２７→端子１９よりなる回路を経
て、ダイオード９に順方向電圧が、ツエナーダイ
オード２７に降伏電圧が印加される結果、前記回
路および端子１９→変圧器２次側巻線の中性点３
３→サイリスタ１３，１４，１５→端子１８を経
て電流I₃が流れ、トランジスタ４０をオンさせ
る。このため、ダイオード４１→トランジスタ４
０→抵抗４２を経てコンデンサ４３が充電される
結果、コンデンサ４３の端子電圧が抵抗４４を経
てトランジスタ４５のベースに供給され、トラン
ジスタ４５はトランジスタ４０のオン時点より時
間t₁遅れてオンされる（第３図ｆ）。

他方、端子１８，１９に溶接電圧が印加される
とダイオード１１には逆方向電圧が加わり、この
ため第２検出器１０のトランジスタ２９のベース
には正電圧が印加されず、トランジスタ２９はオ
フする（第３図ｄ，ｅ）。

以上が溶接中の状態である。スイツチ２がオフ
され、溶接電圧端子１８，１９に溶接電圧Ｖが印
加されなくなると溶接は終了する。このとき、ワ
イヤー２１と母材との間にステイツクが生じてい
ない、すなわち正常な状態であれば溶接電圧端子
１８，１９間には電圧源６により逆極性の直流電
圧が印加されているため負電圧となる（第３図
ｂ）。従つてダイオード１１には順方向電圧が印
加されるためダイオード１１はオンし、その結果
第２検出回路１０のトランジスタ２９がオンする
（第３図ｄ）。このとき、整流器２５→抵抗７→ダ
イオード１１→抵抗３０→トランジスタ２９のベ
ース→トランジスタ２９のエミツタ→整流器２５
を経て電流I₄が流れる。また、トランジスタ２９
はオンしているためトランジスタ２９のコレクタ
端子４６の電圧はアース電位に等しい。

他方、ワイヤーステイツクが生じていれば、整
流器２５→抵抗７→端子１９→母材２２→ワイヤ
ー２１→溶接トーチ２０→端子１８→整流回路２
５を経て電流I₅が流れる。直流電圧Ｅは抵抗７に
よる電圧降下によつて打消される結果、溶接電圧
端子１８，１９間の電圧は零となる（第３図
ｃ）。この場合、トランジスタ２９はオンせずオ
フ状態のままであり（第３図ｅ）。従つて前記電
流I₄は流れない。また、トランジスタ２９はオフ
しているためトランジスタ２９のコレクタ端子４
６には、バイアス電源３５および抵抗４７を経て
正電圧が発生している。

また、位相制御装置１６に接続したスイツチ２
がオフされ、溶接電圧端子１８，１９に溶接電圧
Ｖが印加されなくなると、第１検出回路８におい
ては前記電流I₃が流れずトランジスタ４０がオフ
される。トランジスタ４０がオフすると、コンデ
ンサ４３は抵抗５０を経て放電し、トランジスタ
４５はトランジスタ４０のオフ時点より時間t₂遅
れてオフされる（第３図ｆ）。トランジスタ４５
がオフすると抵抗５１および５２を経てコンデン
サ５３が充電される結果、トランジスタ５４は期
間t₃の間だけオンする（第３図ｇ）。トランジス
タ５４のオン期間中は、抵抗５５と５６との接続
点５７すなわちトランジスタ５４のコレクタ端子
の電位がアース電位となり溶接が終了したことを
示す。この溶接の終了を示す信号は抵抗５６を経
てトランジスタ５８のベースに供給されて、今ま
でオン状態にあつたトランジスタ５８を期間t₃の
間だけオフさせる。

溶接終了時にワイヤーステイツクが生じてお
り、従つて第２検出回路１０のトランジスタ２９
のコレクタ端子４６に正電圧が発生していれば、
この正電圧は接続点５９および抵抗６０を経て期
間t₃の間トランジスタ６１のベースに供給されて
t₃の間だけトランジスタ６１をオンさせる。トラ
ンジスタ６１がオンするとラツチリレー６２がオ
ンし（第３図ｈ）、リレー接点６３をオンして出
力回路２８の出力端子６４，６５にワイヤーステ
イツクの発生を示す信号を出力する。この信号は
溶接の終了を示す信号と同期している。この信号
によつて表示装置等（図示せず）を作動させ、お
よび次の溶接工程が開始しないようにすることが
できる。ラツチリレー６２を解除するためには、
スイツチ６６をオンしリセツトリレー６７をオン
することにより行なう。溶接終了時にワイヤース
テイツクが生じていなければ、第２検出回路１０
のトランジスタ２９のコレクタ端子４６に正電圧
は発生しておらず、トランジスタ５８が期間t₃の
間オフしてもトランジスタ６１がオンされず、従
つて出力回路２８の出力端子６４，６５には信号
は発生しない。

以上説明したように、本発明アーク溶接におけ
るワイヤーステイツクの検出方法および装置によ
れば、ワイヤーステイツクの発生を容易に検出す
ることができるので、溶接装置の稼動率を向上さ
せることができる。また、本発明装置は、自動ア
ーク溶接機自体の構造に改変を加える必要はな
く、従来の自動アーク溶接機に付加して自動アー
ク溶接機の既設の電気系統を利用することができ
るという利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法および装置を説明するため
の回路図、第２図は本発明装置の一実施例を示す
回路図、第３図は第２図の装置の動作を説明する
ための電圧波形図およびトランジスタ等のオン・
オフ状態を示す図である。 １……溶接電圧源、２，６６……スイツチ、６
……直流電圧源、７，３７……抵抗、８……第１
検出回路、９，１１……ダイオード、１０……第
２検出回路、１２，２４……変圧器、１６……位
相制御装置、１８，１９……溶接電圧端子、２０
……溶接トーチ、２１……溶接ワイヤー、２２…
…母材、２８……出力回路、２９，４０……トラ
ンジスタ、３５……バイアス電源、４３，５３…
…コンデンサ、６２……ラツチリレー、６４，６
５……出力端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶接トーチと溶接母材との間に溶接電圧より
   小さくかつ溶接電圧とは逆極性の直流電圧を印加
   し、前記溶接電圧に基づく電流の有無を検出して
   溶接の終了を判断し、溶接が終了した後に前記逆
   極性の直流電圧に基づく電流の有無を検出するこ
   とによつてワイヤーステイツクの発生の有無を検
   出することを特徴とするアーク溶接におけるワイ
   ヤーステイツクの検出方法。 ２ 溶接トーチと溶接母材との間に溶接電圧より
   小さくかつ溶接電圧とは逆極性の直流電圧を印加
   する直流電圧源と、前記溶接電圧に基づく電流の
   有無により溶接の終了を検出して溶接の終了を示
   す信号を発生する第１検出回路と、溶接が終了し
   た後に前記逆極性の直流電圧に基づく電流の有無
   を検出する第２検出回路とを具え、この逆極性の
   直流電圧に基づく電流の有無と前記溶接の終了を
   示す信号とに応動して溶接の終了時にワイヤース
   テイツクの発生の有無を示す信号を出力する出力
   回路を前記第２検出回路に設けたことを特徴とす
   るアーク溶接におけるワイヤーステイツクの検出
   装置。