JPS6358675B2 - - Google Patents
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- JPS6358675B2 JPS6358675B2 JP8976980A JP8976980A JPS6358675B2 JP S6358675 B2 JPS6358675 B2 JP S6358675B2 JP 8976980 A JP8976980 A JP 8976980A JP 8976980 A JP8976980 A JP 8976980A JP S6358675 B2 JPS6358675 B2 JP S6358675B2
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- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
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- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
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- Arc Welding Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はCO2溶接、MIG溶接に代表される消耗
電極式アーク溶接電源の出力制御装置に関するも
ので、従来の溶接電源に新しい出力制御方法を付
加することにより溶接性の改善を図ると共に溶接
アークの良好な制御を可能にすることを目的とす
るものである。
電極式アーク溶接電源の出力制御装置に関するも
ので、従来の溶接電源に新しい出力制御方法を付
加することにより溶接性の改善を図ると共に溶接
アークの良好な制御を可能にすることを目的とす
るものである。
従来消耗アーク溶接電源としては、通常定電圧
特性のものが用いられ最近は溶接出力の出力制御
に複数個の制御整流素子群（以下サイリスタと記
す）を用いる場合が多い。このような溶接電源の
一例を第１図に示す。第１図において、T1はメ
イン・トランス、又SCR1，SCR2，SCR3，
SCR4，SCR5，SCR6はサイリスタ、G1，G2，
G3，G4，G5，G6はそれぞれのサイリスタのゲー
ト端子、又K1，K2，K3，K4，K5，K6はそれぞ
れのサイリスタのカソードである。又L1は相関
リアクトル、L2は直流リアクトルである。１は
溶接トーチ、２は消耗電極（以下ワイヤと記す）、
３は被施工物、４はアーク発生部を示す。更に点
Ａは該電源の正出力端、点Ｂは負出力端である。
一般的にアーク溶接の場合、電源負荷状態（負荷
端は点Ａ、点Ｂ間）は短絡とアーク状態を繰返し
行なうため短絡時における溶接電流の立ち上り及
びその時のピーク電流、又アーク時におけるアー
ク電圧等のアーク・エネルギーは溶接作業性、溶
接品質に大きな影響を与える。このため通常は溶
接電源回路内に直流リアクトルL2を設置し前記
短絡特性の改善を行なつていた。しかし実際溶接
時においては採用する溶接電流、溶接速度、溶接
姿勢などにより最適な直流リアクトルL2のイン
ダクタンス量が異なるが平均的使用状態に合わせ
てインダクタンス量を決定していた。その理由は
インダクタンスの調整が困難なこと、又仮に可能
となつても重量が重く物量的に非常に大きく実用
的でないためである。
特性のものが用いられ最近は溶接出力の出力制御
に複数個の制御整流素子群（以下サイリスタと記
す）を用いる場合が多い。このような溶接電源の
一例を第１図に示す。第１図において、T1はメ
イン・トランス、又SCR1，SCR2，SCR3，
SCR4，SCR5，SCR6はサイリスタ、G1，G2，
G3，G4，G5，G6はそれぞれのサイリスタのゲー
ト端子、又K1，K2，K3，K4，K5，K6はそれぞ
れのサイリスタのカソードである。又L1は相関
リアクトル、L2は直流リアクトルである。１は
溶接トーチ、２は消耗電極（以下ワイヤと記す）、
３は被施工物、４はアーク発生部を示す。更に点
Ａは該電源の正出力端、点Ｂは負出力端である。
一般的にアーク溶接の場合、電源負荷状態（負荷
端は点Ａ、点Ｂ間）は短絡とアーク状態を繰返し
行なうため短絡時における溶接電流の立ち上り及
びその時のピーク電流、又アーク時におけるアー
ク電圧等のアーク・エネルギーは溶接作業性、溶
接品質に大きな影響を与える。このため通常は溶
接電源回路内に直流リアクトルL2を設置し前記
短絡特性の改善を行なつていた。しかし実際溶接
時においては採用する溶接電流、溶接速度、溶接
姿勢などにより最適な直流リアクトルL2のイン
ダクタンス量が異なるが平均的使用状態に合わせ
てインダクタンス量を決定していた。その理由は
インダクタンスの調整が困難なこと、又仮に可能
となつても重量が重く物量的に非常に大きく実用
的でないためである。
このようにリアクトルL2はインダクタンス量
が一定であるため、溶接電流が例えば150A以下
の低電流域ではインダクタンス量が大きすぎて、
溶接電流の短絡時の立上り勾配が小さく、アーク
時間と短絡時間の比率が不安定となり作業者に不
快感を与えていた。また、溶接電流が例えば
200A以上の高電流域では、インダクタンス量が
小さすぎて、溶接電流の短絡時の立上り勾配が大
きく、スパツタ量が多くなり、溶接品質が悪くな
るという欠点があつた。
が一定であるため、溶接電流が例えば150A以下
の低電流域ではインダクタンス量が大きすぎて、
溶接電流の短絡時の立上り勾配が小さく、アーク
時間と短絡時間の比率が不安定となり作業者に不
快感を与えていた。また、溶接電流が例えば
200A以上の高電流域では、インダクタンス量が
小さすぎて、溶接電流の短絡時の立上り勾配が大
きく、スパツタ量が多くなり、溶接品質が悪くな
るという欠点があつた。
本発明は溶接作業及び溶接品質に重要な影響を
与える短絡時とアーク時の電源出力制御を電子回
路的に行なうことにより、適正な溶接作業状態が
容易に選択できかつ経済的に行なえるようにした
消耗電極アーク溶接電源の出力制御方法に関する
ものである。
与える短絡時とアーク時の電源出力制御を電子回
路的に行なうことにより、適正な溶接作業状態が
容易に選択できかつ経済的に行なえるようにした
消耗電極アーク溶接電源の出力制御方法に関する
ものである。
本発明の要旨は、
(i) 溶接電流を低電流域と高電流域に分離し、両
電流域で最も適正な溶接出力制御を行なうこ
と。低電流域とは150A乃至200A以下の短絡回
数の非常に大なる領域を示し、又高電流域とは
短絡回数が少なくワイヤ先端が短絡とグロビユ
ラーとの混在した状態で溶滴移行する150A乃
至200A以上の溶接電流域を示す。尚、このよ
うな高低電流域の分離はCO2溶接の鋼材用ワイ
ヤに言えることであり、MIG溶接で使用する
アルミニウム、ステンレス等はその高低電流域
の分離境界電流値はそれぞれ異なる。
電流域で最も適正な溶接出力制御を行なうこ
と。低電流域とは150A乃至200A以下の短絡回
数の非常に大なる領域を示し、又高電流域とは
短絡回数が少なくワイヤ先端が短絡とグロビユ
ラーとの混在した状態で溶滴移行する150A乃
至200A以上の溶接電流域を示す。尚、このよ
うな高低電流域の分離はCO2溶接の鋼材用ワイ
ヤに言えることであり、MIG溶接で使用する
アルミニウム、ステンレス等はその高低電流域
の分離境界電流値はそれぞれ異なる。
(ii) 低電流域では、短絡回数が多いためその短絡
が円滑に行くよう、即ち短絡時の短絡電流が十
分確保できるように前記サイリスタ群の導通角
を短絡時に十分広げる制御を行なうこと。
が円滑に行くよう、即ち短絡時の短絡電流が十
分確保できるように前記サイリスタ群の導通角
を短絡時に十分広げる制御を行なうこと。
(iii) 高電流域では、溶接電源の負荷端（点Ａ、点
Ｂ間）の状態によりアーク及び被溶接材３上の
溶融池が乱れないように(ii)項とは逆のサイリス
タ群の導通角制御を行なう。つまり短絡時の溶
接電流を抑制しアーク時のエネルギーを適正に
確保するべく短絡時にサイリスタ群の導通角を
狭め、アーク時に該導通角を広げる制御を行な
うこと。
Ｂ間）の状態によりアーク及び被溶接材３上の
溶融池が乱れないように(ii)項とは逆のサイリス
タ群の導通角制御を行なう。つまり短絡時の溶
接電流を抑制しアーク時のエネルギーを適正に
確保するべく短絡時にサイリスタ群の導通角を
狭め、アーク時に該導通角を広げる制御を行な
うこと。
第２図は上記の要点を実行する制御回路の一実
施例を示す。Ｘはサイリスタ制御のアーク溶接電
源回路を示し、第１図の場合と同じ構成である。
すなわち、メイン・トランスT1、サイリスタ
SCR1，SCR2，SCR3，SCR4，SCR5，SCR6、相
関リアクトルL1、直流リアクトルL2を有するも
のである。５は電源出力端（Ａ，Ｂ点間）が短絡
か、アーク状態かを認識する短絡アーク弁別回
路、６は溶接電流を検出するための電流検出装
置、７は溶接電流高低弁別回路で、あらかじめ設
定された溶接電流以上か以下かを認識し弁別し、
該制御出力により後に示すスイツチ、Se，Shを
開閉する駆動信号を発生させる。８は低電流域制
御回路、９は高電流域制御回路である。又Se，
Shは７の制御信号により駆動されるスイツチで
ある。あらかじめ制御信号７で設定された溶接電
流以下（低電流域）ではSeが閉まる。又あらか
じめ制御信号７で設定された溶接電流以上（高電
流域）ではShが閉まる。１０は平均的溶接出力
を決定するための基準導通角制御回路、１１は制
御整流素子群点弧回路で、アーク溶接電源Ｘのサ
イリスタ群の各ゲート、カソードへの信号SGK
を出す。尚、電流検出装置６は具体的にCT、（カ
ーレント、トランス）、シヤント、又はワイヤ送
給用モータの誘起電圧等で検出することが可能で
ある。又制御信号７についてはヒステリシス特性
をもたしたシユミツトトリガ回路等により具体化
することが可能である。スイツチSe，Shについ
てはリレー回路又半導体等のスイツチング作用を
持つ素子により具体化される。
施例を示す。Ｘはサイリスタ制御のアーク溶接電
源回路を示し、第１図の場合と同じ構成である。
すなわち、メイン・トランスT1、サイリスタ
SCR1，SCR2，SCR3，SCR4，SCR5，SCR6、相
関リアクトルL1、直流リアクトルL2を有するも
のである。５は電源出力端（Ａ，Ｂ点間）が短絡
か、アーク状態かを認識する短絡アーク弁別回
路、６は溶接電流を検出するための電流検出装
置、７は溶接電流高低弁別回路で、あらかじめ設
定された溶接電流以上か以下かを認識し弁別し、
該制御出力により後に示すスイツチ、Se，Shを
開閉する駆動信号を発生させる。８は低電流域制
御回路、９は高電流域制御回路である。又Se，
Shは７の制御信号により駆動されるスイツチで
ある。あらかじめ制御信号７で設定された溶接電
流以下（低電流域）ではSeが閉まる。又あらか
じめ制御信号７で設定された溶接電流以上（高電
流域）ではShが閉まる。１０は平均的溶接出力
を決定するための基準導通角制御回路、１１は制
御整流素子群点弧回路で、アーク溶接電源Ｘのサ
イリスタ群の各ゲート、カソードへの信号SGK
を出す。尚、電流検出装置６は具体的にCT、（カ
ーレント、トランス）、シヤント、又はワイヤ送
給用モータの誘起電圧等で検出することが可能で
ある。又制御信号７についてはヒステリシス特性
をもたしたシユミツトトリガ回路等により具体化
することが可能である。スイツチSe，Shについ
てはリレー回路又半導体等のスイツチング作用を
持つ素子により具体化される。
第３図、第４図は第２図回路の各部出力波形と
その動作を示す。第３図においてイは溶接電圧波
形、ロは弁別回路５の出力電圧波形である。ロで
は短絡時Ｓに出力が「有り」アーク時Ａに出力が
「無し」となつている。これは逆の信号状態とな
つてもかまわない。ハは低電流域制御回路８の出
力電圧波形を、又ニは高電流域制御回路９の出力
電圧波形をそれぞれ示している。又以上の波形に
おいて横軸は時間ｔを示しt1，t2間、t3，t4間、
t5，t6間は短絡期間をt2，t3間、t4，t5間はアーク
区間を示す。又ハ，ニでVP1，V′P3は短絡からア
ーク状態になつた時の出力電圧、VP3，V′P1はア
ークから短絡状態になつたときの出力電圧、更に
VP2，V′P2は平均的出力電圧をそれぞれ示す。尚、
VP1，VP3，V′P1，V′P3は時間の経過と共に漸時そ
れぞれVP2，V′P2に接近する。つまり平均的溶接
出力を接近する。次にハ，ニで示した矢視α，β
はハ，ニの波形により最終的にサイリスタ群
SCR1〜SCR6の導通角が如何に変化するかを示し
たものである。α方向は該導通角が狭まる方向で
ありβ方向は該導通角が広がる方向である。電圧
VP1、及びV′P1は電圧VP2，V′P2の時より該導通角
が狭くなる方向である。又電圧VP3，V′P3は電圧
VP2，V′P2の時より該導通角が広がる方向である
ことを示している。尚実験的にはVP2≒V′P2であ
る。
その動作を示す。第３図においてイは溶接電圧波
形、ロは弁別回路５の出力電圧波形である。ロで
は短絡時Ｓに出力が「有り」アーク時Ａに出力が
「無し」となつている。これは逆の信号状態とな
つてもかまわない。ハは低電流域制御回路８の出
力電圧波形を、又ニは高電流域制御回路９の出力
電圧波形をそれぞれ示している。又以上の波形に
おいて横軸は時間ｔを示しt1，t2間、t3，t4間、
t5，t6間は短絡期間をt2，t3間、t4，t5間はアーク
区間を示す。又ハ，ニでVP1，V′P3は短絡からア
ーク状態になつた時の出力電圧、VP3，V′P1はア
ークから短絡状態になつたときの出力電圧、更に
VP2，V′P2は平均的出力電圧をそれぞれ示す。尚、
VP1，VP3，V′P1，V′P3は時間の経過と共に漸時そ
れぞれVP2，V′P2に接近する。つまり平均的溶接
出力を接近する。次にハ，ニで示した矢視α，β
はハ，ニの波形により最終的にサイリスタ群
SCR1〜SCR6の導通角が如何に変化するかを示し
たものである。α方向は該導通角が狭まる方向で
ありβ方向は該導通角が広がる方向である。電圧
VP1、及びV′P1は電圧VP2，V′P2の時より該導通角
が狭くなる方向である。又電圧VP3，V′P3は電圧
VP2，V′P2の時より該導通角が広がる方向である
ことを示している。尚実験的にはVP2≒V′P2であ
る。
次に第４図でハ、ニから如何にサイリスタ群を
点弧角が決定されるかを第４図のイ，ロ，ハを用
いて説明する。尚第４図のイと第３図のニは同じ
波形で、両者とも高電流域制御回路９の出力電圧
波形を示している。第４図においてイは高電流域
制御回路９の出力電圧波形、ロは電源電圧波形と
基準導通角制御回路１０の出力電圧、（それぞれ
γ，γ′がその出力電圧である。）を示したもので
ある。尚、γ′はγより回路１０の出力電圧が大で
あることを示している。尚ロの横軸はサイリスタ
の電源電圧に対する点弧位置をラジアン単位で示
されている。ハは制御整流素子点弧回路１１の出
力電圧つまり点弧パルスを示している。δ，ε，
κはそれぞれの点弧パルス電圧である。ところで
イのV′P1，V′P2，V′P3の各電圧はロの回路１０の
出力電圧γとの交差点x1，x2，x3よりサイリスタ
の点弧位置はそれぞれθ1，θ2，θ3に決定される。
又回路１０の出力電圧がγ′でV′P1のときはx4点で
V′P1とγ′が交差しその時の導通角はθ4となる。つ
まり回路１０の出力電圧をγからγ′とすることに
よりサイリスタ群の導通角は例えばθ1からθ4に変
化する。このように回路１０の出力電圧を調整す
ることにより平均的電源出力を調整することが可
能である。
点弧角が決定されるかを第４図のイ，ロ，ハを用
いて説明する。尚第４図のイと第３図のニは同じ
波形で、両者とも高電流域制御回路９の出力電圧
波形を示している。第４図においてイは高電流域
制御回路９の出力電圧波形、ロは電源電圧波形と
基準導通角制御回路１０の出力電圧、（それぞれ
γ，γ′がその出力電圧である。）を示したもので
ある。尚、γ′はγより回路１０の出力電圧が大で
あることを示している。尚ロの横軸はサイリスタ
の電源電圧に対する点弧位置をラジアン単位で示
されている。ハは制御整流素子点弧回路１１の出
力電圧つまり点弧パルスを示している。δ，ε，
κはそれぞれの点弧パルス電圧である。ところで
イのV′P1，V′P2，V′P3の各電圧はロの回路１０の
出力電圧γとの交差点x1，x2，x3よりサイリスタ
の点弧位置はそれぞれθ1，θ2，θ3に決定される。
又回路１０の出力電圧がγ′でV′P1のときはx4点で
V′P1とγ′が交差しその時の導通角はθ4となる。つ
まり回路１０の出力電圧をγからγ′とすることに
よりサイリスタ群の導通角は例えばθ1からθ4に変
化する。このように回路１０の出力電圧を調整す
ることにより平均的電源出力を調整することが可
能である。
ところで第４図イ，ロ，ハよりV′P1電圧のとき
は点弧パルスδ，V′P2のときはε，V′P3のときは
κとなる点弧パルス電圧がそれぞれ発生する。
は点弧パルスδ，V′P2のときはε，V′P3のときは
κとなる点弧パルス電圧がそれぞれ発生する。
上記により第３図のハ，ニで示したようにα方
向はサイリスタ群の導通角が狭い方向であり、β
方向は該導通角が広い方向であることを説明した
こととなる。尚、第３図ハにおいてVP1≒VP2で
あつてもかまわない。
向はサイリスタ群の導通角が狭い方向であり、β
方向は該導通角が広い方向であることを説明した
こととなる。尚、第３図ハにおいてVP1≒VP2で
あつてもかまわない。
尚、第２図回路は本願発明思想の一回路実施例
を示したにすぎず、Se，Shは回路８，９の入力
段にあつてもかまわない。
を示したにすぎず、Se，Shは回路８，９の入力
段にあつてもかまわない。
更にVP1，VP3，V′P1，V′P3は溶接電流値により
その値が変化することは言うまでもない。尚本制
御思想はサイリスタ群を使用した電源だけでなく
サイリスタの代りに可飽和リアクトル、トランジ
スタを採用した電源にも使える。
その値が変化することは言うまでもない。尚本制
御思想はサイリスタ群を使用した電源だけでなく
サイリスタの代りに可飽和リアクトル、トランジ
スタを採用した電源にも使える。
以上のように本発明によれば、溶接電流が低電
流域の時は、制御整流素子群の導通角を、短絡時
に基準導通角より広げ、アーク時に狭め、逆に溶
接電流が高電流域の時は、制御整流素子群の導通
角を、短絡時に基準導通角より狭め、アーク時に
広げるようにするので、 (1) 低電流域では、アーク時間と短絡時間の比率
が一定となり、作業者に不快感を与えない。
流域の時は、制御整流素子群の導通角を、短絡時
に基準導通角より広げ、アーク時に狭め、逆に溶
接電流が高電流域の時は、制御整流素子群の導通
角を、短絡時に基準導通角より狭め、アーク時に
広げるようにするので、 (1) 低電流域では、アーク時間と短絡時間の比率
が一定となり、作業者に不快感を与えない。
(2) 高電流域では、スパツタ量が減少し、、溶接
品質が向上する。
品質が向上する。
第１図は溶接電源の一例を示す回路図、第２図
は本発明の消耗アーク溶接電源の出力制御方法の
一実施例を示す回路図、第３図イ〜ニ、第４図イ
〜ハは、第２図の各部出力電圧波形図とサイリス
タ群の導通角の決定を示す図。 ５……短絡アーク弁別回路、６……電流検出装
置、７……溶接電流の高低弁別回路、８……低電
流域制御回路、９……高電流域制御回路、１０…
…基準導通角制御回路、１１……制御整流素子群
点弧回路。
は本発明の消耗アーク溶接電源の出力制御方法の
一実施例を示す回路図、第３図イ〜ニ、第４図イ
〜ハは、第２図の各部出力電圧波形図とサイリス
タ群の導通角の決定を示す図。 ５……短絡アーク弁別回路、６……電流検出装
置、７……溶接電流の高低弁別回路、８……低電
流域制御回路、９……高電流域制御回路、１０…
…基準導通角制御回路、１１……制御整流素子群
点弧回路。
Claims (1)
- １ 出力制御手段として複数個の制御整流素子群
を設け、この制御整流素子群に直流リアクトルを
介して接続された電源出力端が短絡とアークを繰
返す消耗電極アーク溶接電源において、溶接電流
高低弁別回路を設け、この回路の出力端により、
溶接電流値があらかじめ設定した溶接電流値以下
の低電流域のとき、前記制御整流素子群の導通角
は、短絡時に平均溶接出力を決定する基準導通角
より広げられ、前記アーク時に狭められるように
制御し、溶接電流値があらかじめ設定した溶接電
流値以上の高電流域のとき、前記制御整流素子群
の導通角は、短絡時に前記基準導通角より狭めら
れ、前記アーク時に広げられるように制御するこ
とを特徴とする消耗アーク溶接電源の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8976980A JPS5714465A (en) | 1980-06-30 | 1980-06-30 | Controlling method of consumable arc welding power source and output controlling device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8976980A JPS5714465A (en) | 1980-06-30 | 1980-06-30 | Controlling method of consumable arc welding power source and output controlling device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5714465A JPS5714465A (en) | 1982-01-25 |
| JPS6358675B2 true JPS6358675B2 (ja) | 1988-11-16 |
Family
ID=13979895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8976980A Granted JPS5714465A (en) | 1980-06-30 | 1980-06-30 | Controlling method of consumable arc welding power source and output controlling device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5714465A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01301086A (ja) * | 1988-05-26 | 1989-12-05 | Bridgestone Corp | 部品等のつかみ装置 |
-
1980
- 1980-06-30 JP JP8976980A patent/JPS5714465A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01301086A (ja) * | 1988-05-26 | 1989-12-05 | Bridgestone Corp | 部品等のつかみ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5714465A (en) | 1982-01-25 |
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