JPS63268571A - 消耗電極式ア−ク溶接機 - 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、消耗電極から被溶接物へ供給される溶接出力
の極性を、溶接中に正極性と逆極性に切換えて溶接を行
う、消耗電極式アーク溶接機に関するものである。

従来の技術 従来この種の装置としては、消耗電極が被溶接物と短絡
したことを検出する短絡検出器により短絡が検出された
ら直ちに極性を切換える方法を採用しており、また溶接
起動時と溶接中の極性切換も同一に行われていた。第５
図に従来のこの種の消耗電極式アーク溶接機の構成の一
例を示す。第５図において、ｌは直流電圧源であり、極
性切換器２に電源を供給している。最近ではこの直流電
圧源ｌにインバータ器を用いたものが採用されている。

極性切換器２は溶接負荷へ正極性出力を供給する第１の
スイッチング素子８ａ　、　８ｂと、溶接負荷へ逆極性
出力を供給する第２のスイッチング素子４ａ　、　４ｂ
と、これら第１のスイッチング素子８ａ。

８ｂと第２のスイッチング素子４ａ　ｅ　４ｂとを切換
える駆動回路５とから構成され、この極性切換器２の出
力には直列に直流リアクトル６と、給電チップ７と、前
記溶接負荷である消耗電極８および被溶接物９とが接続
されている。ｌＯは短絡検出器であり、消耗電極８と被
溶接物９が短絡したことを検出して、この検出信号を前
記駆動回路５へ出力している。これらの構成により、溶
接が開始されるゝ＼ と駆動回路５は第１のスイッチング素子８ａ　、　８ｂ
あるいは第２のスイッチング素子４ａ　、　４ｂを駆動
して消耗電極８と被溶接物９に溶接出力を供給し、消耗
電極８が被溶接物９と短絡して短絡検出器ｌＯが短絡を
検出すると直ちに、第１のスイッチング素子Ｈａ　ａ　
ｓｂと第２のスイッチング素子４ａ　＊　４ｂを駆動回
路５により切換えて消耗電極８と被溶接物９に供給され
る溶接出力の極性を切換えている。

発明が解決しようとする問題点 しかし、従来の構成では短絡を検出すると直ちに極性を
切換えるため、消耗電極８がアークにより溶融した溶滴
の溶融ブー〃への移行がヌムーズに行われない欠点があ
った。このことを第６図にて説明する。第６図は消耗電
極８と被溶接物９の短絡直前直後の消耗電極８の挙動、
溶滴の移行と溶接電流および溶接電圧波形の関係を示し
たものである。第６図において、ｌｌは溶滴、１２はｆ
Ｆ３融ブー〃を示し、またアおよびτがそれぞれ従来の
装置による溶接電流および溶接電圧波形を示す。第６図
に示すように、消耗電極８の溶滴１１が溶融ブーＡ／１
ｇと短絡した直後の時点Ａにて従来の装置では、直ちに
短絡電流が大きく立上るので、溶滴１１が短絡電流によ
る大きなピンチ力により溶融ブー７Ｌ’１２に押しつけ
られるため、溶滴１１や溶融ブール１２の溶着金属が激
しく刺へされ、スパッタが大量に飛散し、被溶接物９の
表面に付着し、溶接仕上りを不良としていた。

本発明は上記問題点を解決するものであり、このような
短絡直後のスパッタの発生を低減し、溶接仕上りを良好
とする消耗電極式アーク溶接機を提供することを目的と
するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため本発明は、消耗電極が被溶接
物への短絡を開始した時点を検出する短絡開始検出器と
、前記短絡開始検出器の検出信号により短絡が開始され
てから溶滴が溶融プールに確実に移行するまでの時間を
カウントする第１の計時器と、溶接起動開始により時限
をカウントシ。

溶接起動開始よりアークスタートが完了するまで前記短
絡開始検出器に作動の停止を指令する第２の計時器と、
前記短絡開始検出器の検出信号により前記消耗電極およ
び被溶接物への溶接出力の供給停止または低減を行い、
前記第１の計時器の時限後の出力信号により前記溶接出
力の極性を切換えるとともに溶接出力の供給開始または
増大を行う極性切換器を具備したものである。

また第２の発明は、に記第１の発明の構成に、溶接出力
の正極性出力と逆極性出力の比率設定信号を前記極性切
換器に出力する出力極性比率設定器を加え１こものであ
る。

また第８の発明は、上記第１の発明の構成の直流１！源
として、商用電源に接続され周波数変換を行うインバー
タ器と前記インバータ器の出力が一次側に接続された溶
接用絶縁変圧器と前記溶接用絶縁変圧器の２次側に接続
され交直流変換を行う整流器とからなる構成を加え、さ
らに溶接出力の正極性出力と逆極性出力の比率を設定す
る出力極性比率設定器と、前記極性切換器および出力極
性比率設定器に接続され極性切換器の極性切換信号と同
期して前記出力極性比率設定器の出力比率信号を前記イ
ンバータ器に出力する同期回路とを加えたものである。

作用 上記第１の発明の構成によって、起動開始時には第２の
計時器によって起動開始からアークスタートが完了する
までの間、短絡開始検出器の作動を停止し、極性切換を
なくし、極性切換器により直ちに起動電流を立とげてア
ークスタートの不良を防止し、アークスタート完了以後
は短絡開始検出器を作動させ、極性切換器にて、短絡検
出信号が入力されてから第１の計時器の出力信号が入力
されるまでの間、すなわち消耗電極と被溶接物が短絡し
て溶滴が溶融ブーＶに確実に移行するまでの間溶接出力
の供給を停止または低減してスパッタの発生を低減し、
第１の計時器の出力信号の入力により溶接出力の極性を
切換えるとともに溶接出力の供給を再開または増大する
。

また第２の発明では上記第１の発明の作用に加え、出力
極性比率設定器の出力極性比率設定信号に従って、極性
切換器にて正極性出力と逆極性出力の比率が変えられる
。

まｆ：第８の発明では上記第１の発明の作用に加え、極
性切換器の極性切換信号に同期し、出力極性比率設定器
の出力極性比率設定信号に従って。

インバータ器にて正極性出力と逆極性出力の比率が変え
られる。

実施例 以下１本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。従
来例と同一の部品には同一の番号を付して説明を省略す
る。

第１図は第１の発明の実施例を示す消耗電極式アーク溶
接機の構成図である。第１図において。

２１は商用電源端子であり、この商用電源端子２１にイ
ンバータ器２２が接続されている。インバータ器２２は
ダイオード２８およびコンデンサ２４で一度交流を直流
に変換し、再び駆動回路２５にて駆動されるトランジス
タ２６によって商用電源とは異なる周波数に変換して出
力している。このインバータ器２ｚの出力は溶接用絶縁
変圧器２７を介して整流器２８へ入力され、整流器２８
で交直流変換されて極性切換器２９へ直Ｌｌｕ電源を供
給している。極性切換器２９の溶接出力に並列に接続さ
れ、溶接負荷の短絡時点を検出する短絡開始検出器８０
の検出信号は極性切換器２９の駆動回路８２へ出力され
るとともに第１の計時器３１に出力されている。この第
１の計時器３１は前記検出信号が入力された時点から、
すなわち短絡が開始されてから、溶滴が溶融プールに確
実に移行するまでの時間Ｔｄをカヮントして極性切換器
ｚ９の駆動回路８２へ出力する。８８は＠２の計時器で
あり、起動開始時からアークスタートが完了するまでの
時間Ｔａの間短絡開始検出器８ｏに作動停止の信号を出
力する。８４は溶接出方端子を示す。

上記構成における動作を説明する。溶接起動時よりイン
バータ器２２の駆動回路２５はトランジスタ２６を駆動
してインバータ器２２から溶接用絶縁変圧器２７．整流
器ｚ８を介して極性切換器ｚ９に直流電源を供給してい
る。まず、極性切換時の動作について第６図により説明
する。第６図において、イおよびイ′が第１の発明の実
施例による装置での溶接電流および溶接電圧波形を示す
。第１の発明の実施例の装置では、駆動回路８２は短絡
開始検出器８゜からの検出信号を入力された時点で、す
なわち短絡を開始した時点Ａで、たとえば第１のスイッ
チング素子８ａ・８ｂをＯＦＦ　Ｌ、、第１の計時器８
１からの信号を受けるまで時間Ｔｄの間では全てのスイ
ッチング素子８ａ　、　８ｂ　、　４ａ　、　４ｂから
の出力の供給は行わない。したがって１時間Ｔｄの間で
は、直流リアク１−Ａ／６に蓄積されたエネｌギが放出
されてイの波形のごとく短絡電流が、わずかに流れる。

次に駆動回路３２は第１の計時器８１からの信号が入力
されると、すな朴ち時間Ｔｄが経過した時点Ｂで、第２
のスイッチング素子４ａ・４ｂをＯＮＬ、、短絡前の極
性と逆方向の極性の短絡電流を供給する。このように、
極性切換器２９のスイッチング素子３ａ、８ｂ。

４ａ　、　４ｂの切換に１時間Ｔｄの休止時間を設ける
ことによって、溶滴１１の移行がスムーズに行われるた
め、短絡時のスパッタの発生が低減でき、溶接仕上りの
良好な溶接結果を得ることができる。

次に、溶接起動時の動作について第２図により説明する
。第２図は溶接起動時の消耗電極の挙動と溶接電流およ
び溶接電圧波形の関係を示したものである。第２図にお
いて、溶接起動開始時点Ｃより、消耗電極８への送給が
開始され、同時に極性切換器２９から溶接出力が供給さ
れるが、消耗電極８が被溶接物９へ接触していないので
、溶接電流は流れず、無負荷電圧が印加される。次に、
消耗電極８が送給されて、被溶接物９に接触した時点り
でアークスタートが始まり、起動電流が流れはじめる。

このときに、第６図に示し°たように。

時間Ｔｄの遅れ時間があると通電されないまま、消耗Ｗ
ｉ８が被溶接物９に押しつけられるので、アークスター
トのために多大の起動電流を必要とするようになり、起
動電流不足となってアークスタートを失敗する。したが
って、溶接起動開始時点Ｃからアークスタート完了時点
Ｅまでの一定時間Ｔａの期間箱２の計時器８８にて短絡
開始検出器８０の作動を停止し、溶接起動時は消耗電極
８が被溶接物９と短絡した時点りで、直−ちに極性の切
換えを行なわずに起動電流を立とげて良好なアークスタ
ートを得ている。アークスタートがスムーズに完了した
後の短絡については、第６図イ、イの波形と同様に、時
間Ｔｄの遅れ時限を持って、極性の切換を行い溶接電流
の立上げを行わしめている。

次に、第２の発明の実施例を第３図に基づいて説明する
。＠２の発明の実施例は第１図に示した第１の発明・の
実施例の構成に溶接出方極性比率設定器８６を付加した
ものである。溶接出力極性比率設定器８６は溶接出力の
正極性出力と逆極性出力の出力比率を設定し、？−の出
力比率設定信号を極性切換器８６の駆動回路８７に出力
する。この駆動回路８７にて第１の実施例と同様に起動
開始時は起動電流を［チに立上げてアークスタートをス
ムーズに行い、アークスタート完了以後は第１および＠
２のスイッチング素子８ａ　＠　８ｂ　＊　４ａ　＊　
４ｂの切換に時間Ｔｄの休止時間を設けて溶滴の移行を
スムーズに行なわせるとともに、溶接出力極性比率設定
器８５からの溶接出力比率設定信号に基づいて、正極性
出力を供給する第１のスイッチング素子８ａ　、　８ｂ
ト。

負極性出力を供給する第２のスイッチング素子４ａ　、
　４ｂから出力されるバ〃ス幅の比率を変えて出力して
いる。このように出力比率をかえることにより、逆極性
出力にて行う溶接のメリット、すなわち被溶接物９への
溶は込みを深くできる点と正極性出力にて行う溶接のメ
リット、すなわち消耗電極８の溶融量を増゛すとともに
被溶接物９への入熱を低く押えることができる点を組合
せて被溶接物９の板厚や溶接部のギャップに応じて最適
の溶接条件を選択して溶接することができる。

次に、第８の発明の実施例を第４図に基づいて説明する
。第３の発明の実施例は第１図に示した第１の発明の実
施例の構成に溶接出力の正極性出力と逆極性出力の出力
比率を設定する溶接出力極性比率設定器８９と、同期回
路４０を付加したものであり、同期回路４０は極性切換
器２９の駆動回路８２と溶接出力極性比率設定器８９に
接続され、駆動回路８２の極性切換信号と同期して溶接
出力極性比率設定器８９の出力比率信号をインバータ器
４１の駆動回路４ｚに出力する。極性切換器２９！とて
は第１の発明の詳細な説明した同様の動作を行い、起動
時のＱ好なアークスタートを得、さらに短絡時のスパッ
タ発生を低減している。インバータ器４１の駆動回路４
２は同期回路４０の出力信号に従い、極性切換信号と同
期し、出力比率によってパルス巾が異なるようにトラン
ジスタ２６を駆動している。このように出力比率を変え
ることにより第２の発明の実施例にて説明したように被
溶接物９の状態によって最適の溶接条件を選択して溶接
することができる。さらに、極性切換器２９の駆動回路
８２にて時限Ｔｄを有する極性切換の制御、インバータ
器４１の駆動回路４２にて出力比率の制御を分担して行
うことにより、極性切換器２９の駆動回路８２が複雑に
なることを回避するとともに極性切換器２９の駆動回路
８２にて上記２つの制御が干渉しあうことを避けること
ができる。

発明の効果 以１のように第１の発明によれば、溶接起動開始時は、
第２の計時器によって短絡検出器の作動を停止させて消
耗！極が被溶接物に短絡した瞬間より直ちに起動電流の
立上りを行うことによって。

アークスタートを良好にするとともに、溶接中には、短
絡開始後に直ちに出力極性を切換えて短絡電流を立上げ
るのではなく、第１の計時器の動作によって一定時限経
過を検出したのちに短絡電流を立とげることにより、短
絡時の溶滴の移行をスムーズに行い、スパッタの発生を
抑制して仕上りの美しい溶接結果を得ることができる。

第２の発明によれば、上記第１の発明の効果に加え、極
性切換器により出力極性比率を斐えているので、正極性
出力によるメリットと逆極性出力によるメリットを組合
せて被溶接物の板厚やｎ接部のギャップなどに応じて最
適の溶接条件を選択して溶接することができる。

第８の発明によれば、上記第１の発明の効果に加え、イ
ンバータ器により出力極性比率を変えているので、Ｊ：
記第２の発明の効果と同様に被溶接物に応じて最適の溶
接条件を選択して溶接することができ、さらに一定時限
を有する極性切換の制御を極性切換器にて、出力極性比
率の制御をインバータ器にて分担して行っているため％
極性切換器の回路が複雑になることを回避できるととも
に。

極性切換器の内部で上記２つの制御が干渉することを避
けることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の実施例を示す消耗電極式アーク溶
接機の構成図、第２図は同消耗電極式７−り溶接機の溶
接起動時および溶接中の短絡直前直後の消耗電極の挙動
、溶滴の移行と溶接電流および溶接電圧波形の関係を示
す説明図、第８図は第２の発明の実施例を示す消耗電極
式アーク溶接機の構成図、第４図は第８の発明の実施例
を示す消耗電極式アーク溶接機の構成図、第５図は従来
の消耗電極式アーク溶接機の構成図、第６図は従来およ
びｆｉｌｌの発明の実施例の消耗電極式アーク溶接機の
溶接中の消耗電極の挙動、溶滴の移行と溶接電流および
溶接電圧□波形の関係を示す説明図である。 ２２　、４０・・・インバータ器、　２９　、８６−ｉ
性切換器、８０・・・短絡開始検出器、　８１・・・第
１の計時器、　ａａ・・・第２の計時器、１１１５．８
９・・・溶接出力極性比率設定器、４２・・・同期回路
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、消耗電極が被溶接物への短絡を開始した時点を検出
   する短絡開始検出器と、前記短絡開始検出器の検出信号
   により短絡が開始されてから溶滴が溶融プールに確実に
   移行するまでの時間をカウントする第１の計時器と、溶
   接起動開始により時限をカウントし、溶接起動開始より
   アークスタートが完了するまで前記短絡開始検出器に作
   動の停止を指令する第２の計時器と、前記短絡開始検出
   器の検出信号により前記消耗電極および被溶接物への溶
   接出力の供給停止または低減を行い、前記第１の計時器
   の時限後の出力信号により前記溶接出力の極性を切換え
   るとともに溶接出力の供給開始または増大を行う極性切
   換器を具備したことを特徴とする消耗電極式アーク溶接
   機。 ２、消耗電極が被溶接物への短絡を開始した時点を検出
   する短絡開始検出器と、前記短絡開始検出器の検出信号
   により短絡が開始されてから溶滴が溶融プールに確実に
   移行するまでの時間をカウントする第１の計時器と、溶
   接起動開始により時限をカウントし、溶接起動開始より
   アークスタートが完了するまで前記短絡開始検出器に作
   動の停止を指令する第２の計時器と、前記短絡開始検出
   器の検出信号により前記消耗電極および被溶接物への溶
   接出力の供給停止または低減を行い、前記第１の計時器
   の時限後の出力信号により前記溶接出力の正極性出力と
   逆極性出力とを切換えるとともに溶接出力の供給開始ま
   たは増大を行う極性切換器と、前記溶接出力の正極性出
   力と逆極性出力の比率設定信号を前記極性切換器に出力
   する出力極性比率設定器を具備し、溶接出力極性比率の
   調整を前記極性切換器にて行うことを特徴とする消耗電
   極式アーク溶接機。 ３、商用電源に接続され周波数変換を行うインバータ器
   と、前記インバータ器の出力が一次側に接続された溶接
   用絶縁変圧器と、前記溶接用絶縁変圧器の２次側に接続
   され交直流変換を行う整流器と、消耗電極が被溶接物へ
   の短絡を開始した時点を検出する短絡開始検出器と、前
   記短絡開始検出器の検出信号により短絡が開始されてか
   ら溶滴が溶融プールに確実に移行するまでの時間をカウ
   ントする第１の計時器と、溶接起動開始により時限をカ
   ウントし、溶接起動開始よりアークスタートが完了する
   まで前記短絡開始検出器に作動の停止を指令する第２の
   計時器と、前記短絡開始検出器の検出信号により前記消
   耗電極および被溶接物への溶接出力の供給停止または低
   減を行い、前記第１の計時器の時限後の出力信号により
   前記溶接出力の正極性出力と逆極性出力とを切換えると
   ともに溶接出力の供給開始または増大を行う極性切換器
   と、前記溶接出力の正極性出力と逆極性出力の比率を設
   定する出力極性比率設定器と、前記極性切換器および出
   力極性比率設定器に接続され、前記極性切換器の極性切
   換信号と同期して前記出力極性比率設定器の出力比率信
   号を前記インバータ器に出力する同期回路とを具備し、
   溶接出力極性比率の調整を前記インバータ器にて行うこ
   とを特徴とする消耗電極式アーク溶接機。