JPS649911B2 - - Google Patents

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JPS649911B2
JPS649911B2 JP18547080A JP18547080A JPS649911B2 JP S649911 B2 JPS649911 B2 JP S649911B2 JP 18547080 A JP18547080 A JP 18547080A JP 18547080 A JP18547080 A JP 18547080A JP S649911 B2 JPS649911 B2 JP S649911B2
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JP
Japan
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arc
voltage
current
welding
pulse
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JP18547080A
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Yoichiro Tabata
Shigeo Eguri
Koji Komura
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、消耗電極式アーク溶接装置、特に
ワイヤ電極と母材との間に供給する直流のアーク
電流(以下、バツクグランド電流と称す)にパル
ス状のアーク電流I(以下パルス電流と称す)を
重畳させ、このパルス電流による電磁収縮力によ
つて溶融したワイヤ電極を細粒状にして母材へ移
行(スプレー移行)させて溶接する溶接方法に関
するものである。
第1図は先行技術に係るこの種装置のブロツク
図で、図において1は直流電源回路、2はパワー
トランジスタ等のスイツチ群、3はスイツチ群2
の導通制御する制御回路、4はアーク維持電流
(バツクグランド電流)を給電する補助電源回路、
51,52はフライホイールダイオード、61,
62はリアクトル、7は溶接ワイヤの巻枠、8は
溶接ワイヤを矢印A方向に送給するモータ、9は
溶接トーチ、12はワイヤ電極10と母材11と
の間のアーク電圧Vaを検出する電圧検出器、1
4は電圧検出器12で検出したアーク電圧Vaを
平均電圧a(以下溶接電圧という)に変換する
平均電圧変換器、15は操作盤で、基準溶接電流
Ioを設定する溶接電流設定器16aと、基準溶接
電圧oを設定する溶接電圧設定器16bとを有
する。
また、制御回路3は基準溶接電流Ioを受けてパ
ルス電流の周波数信号f〔=F1(Io)〕を送出する
パルス周波数設定器17と、シールドガス、ワイ
ヤの径、材質に応じてパルス電流のピーク値Ipを
設定するパルスピーク電流設定器18と、基準溶
接電圧oと溶接電圧aとを比較し、差信号
Vs(=o−a)を出力する比較器19と、パ
ルス電流の基準パルス幅τoを設定するとともに、
差信号Vsを受けて補正信号τsを演算し、補正さ
れたパルス幅信号τ(τo+τs)を送出するパルス
幅設定器20とパルス周波数指令信号f、ピーク
値信号Ip、パルス幅信号τをうけてスイツチ素子
群2の導通を制御し指令されたピーク値、パルス
幅のパルス電流を周波数fで給電するように作動
するスイツチ指令器22と、基準溶接電流信号Io
をうけ、この電流値に適合する溶接ワイヤの送給
速度信号V〔F2=(Io)〕を送出して送給モータ8
を駆動するワイヤ送給速度制御装置21とで構成
される。
次に、第1図に示した従来の溶接機の動作につ
いて説明する。上述の構成において、あらかじめ
ワイヤ電極の材質、径およびシールドガスに応じ
てパルスピーク電流値設定器18とパルス幅設定
器20によりパルスピーク値Ip、パルス幅τoをそ
れぞれ設定して置く、続いて、母材11の板厚等
の溶接条件に合つた溶接電流、溶接電圧を溶接電
流設定器16aおよび溶接電圧設定器16bで合
わせる。この設定操作により、この溶接機は基準
溶接電流信号Ioによつて、パルス周波数f〔=F1
(Io)〕とワイヤ送給速度V〔F2(Io)〕が定められ、
溶接が行なわれる。また、電圧検出器12によつ
てアーク電圧Vaが検出され、このアーク電圧Va
が平均電圧変換器14に入力され、溶接電圧a
に変換される。このaと基準溶接電圧oとが
比較され、その差信号Vsに応じて、パルス幅τ
が補正される。このようなフイードバツク制御を
行なうことによつて、一定の溶接電圧(a=
o)に保つて溶接が行なわれるように制御されて
いる。
先行技術に係るパルスアーク溶接機は以上のよ
うに構成されているため、溶接電流設定器16a
のダイヤルによつてパルス周波数fとワイヤ送給
速度Vとを所定の関数を保つようにする必要があ
る。このfとvとの関係を満足させるために制御
回路内のパルス周波数設定器17とワイヤ送給速
度制御装置21があらかじめ関数F1(Io)とF2
(Io)を決めて置き、基準溶接電流信号(Io)を
17,21のそれぞれに入力することでfとvを
決定している。従つて、制御回路3が非常に複雑
な回路となり、製造コストが高くなる。また、ワ
イヤ電極を送給するケーブルの摩擦抵抗等による
ワイヤ送給速度のバラツキが生ずると、パルス周
波数fとワイヤ送給速度vとの関数が所定の関数
からはずれることがあり、このような状態になる
と良好なスプレー移行が得られないという不具合
があつた。
この発明は、上記のような欠点の解消を目的と
してなされたもので、一定の速度で送給せるワイ
ヤ電極と母材間距離lを電圧検出器12で検出し
たアーク電圧Vaで判断を行ない、その判断した
結果に応じて、アーク電流を増減させることによ
りパルスアーク電流の波形とバツクグランドアー
ク電流を形成するようにしたものである。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第2図において161bは最小バツクグラン
ド電圧VBO(最小電圧)を設定するバツクグラン
ド電圧設定器、191は最小バツクグランド電圧
VBOとアーク電圧Vaを比較して判断する比較器、
23は臨界アーク電圧(最大電圧)Vcを設定す
る臨界アーク電圧設定回路、24は臨界アーク電
圧Vcとアーク電圧Vaを比較して判断する比較器
である。第3図および第4図はこの発明を適用せ
る溶接機の溶接時の状態の説明図で、第3図aは
ワイヤ送給速度をv〔m/min〕にした時のスプ
レー移行状態を、同図bはアーク電圧波形を、同
図cはアーク電流波形を、また、第4図aはワイ
ヤ送給速度を2v〔m/min〕にした時のスプレー
移行状態を、同図bはアーク電圧波形を、同図c
はアーク電流波形をそれぞれ示す。なお、アーク
電圧波形における破線は最小電圧VBOおよび最大
電圧Vcを、loは最小アーク長を、lcは溶滴移行
した後の最大アーク長を示す。
つぎに、この発明の実施例についての動作を説
明する。最初に、母材11の板厚の溶接条件に合
つたワイヤ送給速度、最小バツクグランド電圧を
溶接電流設定器16aおよびバツクグランド電圧
設定器161bで設定する。この設定操作により
この溶接機は基準溶接電流信号Ioによつてワイヤ
送給速度vが定められる。それによつて溶接トー
チ9にワイヤ電極10が送られ、ワイヤ電極10
が母材11に短絡する。そうすると短絡電圧が電
圧検出器12によつて検出される。この短絡電圧
は比較器191において、VBOと比較され、スイ
ツチ指令器22にアーク電流を増大させるような
指令信号(ON指令)を与える。この動作により
短絡したワイヤ電極10が赤熱し、やがて赤熱し
た部分のワイヤ電極10が焼き切れ、溶接アーク
がスタートする。溶接アークがスタートすると増
大したアーク電流によつてワイヤ電極10の先端
は溶融し、溶融塊が形成される。この溶融塊は、
増大したアーク電流によつてワイヤ電極10の送
り速度よりも早く成長し、やがて母材11へスプ
レー移行する。そのため、ワイヤ電極10の先端
の溶融塊が成長し、やがてスプレー移行すること
にともないアーク長lが伸びて行き、スプレー移
行時にアーク長lが極端に伸びることになり、こ
のアーク長lが伸びて行くに応じてアーク電圧
Vaが高くなる。
そうすると、やがてアーク電圧Vaは臨界アー
ク電圧設定回路23で設定した最大電圧Vcにな
り比較器24が動作する。この比較器が動作する
とスイツチ指令器22にアーク電流を減少させる
ような指令信号(OFF信号)を与える。こうし
てアーク電流が減少してアーク放電を維持するに
足りるだけのバツクグランド電流IBのみとなり、
再びワイヤ電極10の先端は母材11へ近づきア
ーク長lが縮まるに応じてアーク電圧Vaが低く
なる。こうしてアーク電圧Vaが低くなり、やが
てアーク電圧Vaはバツクグランド電圧設定器1
61bで設定した最小電圧VBOになり、比較器1
91が動作する。この比較器が動作するとスイツ
チ指令器22にアーク電流を増大させるような指
令信号(ON指令)を与える。以上のように、ア
ーク電圧Vaが最小電圧VBOから最大電圧Vcまで
変化することに応じてアーク電流の増減を繰り返
し、パルスアーク電流が形成されこのパルスアー
ク電流によつて、スプレー移行が行なわれ、溶接
が行なわれる。
このように、この実施例の装置では、ワイヤ送
給速度vに応じたパルス周波数(つまり言い換え
ると溶接電流)が自動的に定まる。またバツクグ
ランド電圧設定器191bによつて最小電圧VBO
を調節することによつて任意の溶接電圧を選択す
ることができる。
この発明は、母材に向つて送給されるワイヤ電
極と母材との間にアーク維持電流(バツクグラン
ドアーク電流)とこれに重畳せるパルスアーク電
流とを給電して溶接するパルスアーク溶接機にお
いて、ワイヤ電極と母材との間隔、即ちアーク長
に応じて変化するアーク電圧を検出し、アーク電
圧が予め定めた最小電圧VBO以下になつてときに
はアーク電流のパルスを立上らせ、その後アーク
電圧が予め定めた最大電圧Vc以上になつたとき
にはアーク電流のパルスを立下らせるようにアー
ク電流を制御することを特徴とするもので、ワイ
ヤ送給速度のみを変えることにより、自動的に最
適なパルス周波数つまり溶接電流が得られ、最適
溶接状態が得られるもので、制御系をより簡単な
構成とすることができ、また、ワイヤ送給速度変
動に起因するスプレー移行の不安定が解消し、よ
り安定な溶接が行なえるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は先行技術に係るパルスアーク溶接機の
構成を示す図、第2図はこの発明の一実施例のブ
ロツク図、第3図a〜cおよび第4図a〜cはそ
れぞれこの実施例におけるスプレー移行状態、ア
ーク電圧波形およびアーク電流波形を示す図であ
る。 図において、1は直流電源回路、2はスイツチ
素子群、3は制御装置、4は補助電源、51,5
2はフライホイールダイオード、61,62は直
流リアクトル、8はワイヤ送給モータ、9は溶接
トーチ、10はワイヤ電極、11は母材、12は
電圧検出器、13は電流検出器、14は平均電圧
変換器、15は操作盤、16aは溶接電流設定
器、16bは溶接電圧設定器、161bはバツク
グランド電圧設定器、17はパルス周波数設定
器、18はパルスピーク電流値設定器、19,2
4,191は比較器、20はパルス幅設定器、2
1はワイヤ送給速度制御装置、22はスイツチ指
令器、23は臨界電流設定回路である。なお図中
同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 母材に向つて送給されるワイヤ電極と上記母
    材との間にアーク維持電流とこれに重畳せるパル
    スアーク電流とを給電して溶接する溶接方法にお
    いて、上記ワイヤ電極と母材との間隔に応じて変
    化する溶接中のアーク電圧を検出し、上記アーク
    電圧があらかじめ定めた最小電圧以下になつたと
    き上記パルスアーク電流のパルスを立上らせ、そ
    の後上記アーク電圧があらかじめ定めた最大電圧
    以上になつたとき上記パルスアーク電流のパルス
    を立下らせるように制御することを特徴とするパ
    ルスアーク溶接方法。
JP18547080A 1980-12-27 1980-12-27 Pulse arc welding method Granted JPS57109573A (en)

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