JP3395591B2 - 溶極式パルスアーク溶接機 - Google Patents
溶極式パルスアーク溶接機Info
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Description
とするシールドガスを用い溶融電極である溶接ワイヤ
(以下、ワイヤという)を自動送給し溶接を行う溶極式
パルスアーク溶接機に関するものである。
ガスを用いた溶接機において、スパッタなどの付着物を
取り除く後処理行程の短縮を進めるため、溶接でのスパ
ッタ発生量の低減が求められている。
ガスを用いた溶極式パルスアーク溶接機の出力制御方法
としてはピーク期間の初期に溶滴をピンチ力によって離
脱させ、続いてワイヤ先端を溶融し溶滴を形成した後の
ベース期間に溶滴の整形を行うというもの(特公平2−
31630号公報参照)があった。しかしながら、この
ような出力制御方法では、ピーク期間に溶滴を離脱する
ためピーク電流の強いアーク力により離脱した溶滴が飛
び散りスパッタとなる恐れがあった。これを防ぐため
に、ピーク期間中に溶滴が離脱する度に溶接電流波形に
スパイクが発生する現象を利用して溶滴が離脱するタイ
ミングを検知した時点を開始点とし、溶滴が完全に溶融
池に移行するまでの間は溶接出力を下げることによって
アーク力の影響を弱める方法(特開平8−318375
号公報参照)があった。
接出力を下げる制御を行うと溶滴が離脱する度に溶接の
不安定要因が発生し、溶接を安定化させるために、溶滴
離脱を検知し溶接出力を下げたピーク期間を延長するこ
とによって溶接出力を補償する方法があった。
る方法は、フィードバックした溶接電圧に応じてピーク
期間を変更させ、それに加えてピーク期間の一部分を定
電圧制御にすることによって溶接の安定化を図ることが
できる。しかし、このような方法では、溶滴離脱を検知
したピーク期間を延長するので、パルス周期が一定であ
れば延長したピーク期間直後のベース期間が短くなる。
この短くなったベース期間において、その直前のピーク
期間にワイヤ端に形成した溶滴は、その整形が不完全と
なり、次のピーク期間では離脱できなくなって大きく成
長する。過大成長した溶滴がピーク電流のピンチ力を受
けてスパッタになりやすい。また、炭酸ガスを主成分と
するシールドガスを用いた溶極式パルスアーク溶接は通
常ドロップ移行状態で行われるが、溶接施工条件によっ
ては短絡が発生しやすいことがある。このような状態で
短絡が溶滴移行を伴った時の次のピーク期間では、ワイ
ヤ先端に離脱可能な大きさの溶滴を形成する必要が生じ
る。また、溶滴移行を伴わない短絡と溶滴移行を伴う短
絡とを区別する必要があった。本発明は前記従来の課題
を解決することを目的とする。
に、本発明は、炭酸ガスを主成分とするシールドガスを
用いた場合に溶滴離脱タイミングを検知してから、溶滴
が完全に溶融池に移行するまでの間は電流を下げる制御
を行い、その直後再びピーク期間から始まるパルス波形
を出力する出力制御手段を備えたものである。
値を検出し検出電圧値として出力する電圧検出器と、前
記電圧検出器からの検出電圧値と電圧設定器からの基準
電圧値とを比較し、前記検出電圧値が前記基準電圧値よ
り大になった時点で溶滴離脱検知信号を出力する離脱検
出器と、前記電圧検出器からの検出電圧値と基準値設定
器の設定値との比較から溶融電極である溶接ワイヤと被
溶接物である溶接母材との間の状態が短絡状態であるか
アーク状態であるかを判別する短絡検出器と、前記短絡
検出器の出力を受けて、短絡からアークに移行する際の
電圧上昇時間を設定する時間設定器と、前記時間設定器
の設定時間以内では前記離脱検出器からの溶滴離脱検知
信号を受け付けず、前記時間設定器の設定時間以後は溶
滴離脱検知信号を受け付け出力補正信号を出力する出力
補正器と、前記短絡検出器の出力を受けて、あらかじめ
定められた時間内に発生した短絡の総短絡時間を計数す
る短絡時間計数器と、前記短絡時間計数器の出力を受け
て、ピーク電流出力及びベース電流出力を行う時間をそ
れぞれ設定するパルス時間設定器と、前記出力補正器か
らの前記出力補正信号を受けるまで前記パルス時間設定
器で設定したピーク電流出力時間及びベース電流出力時
間とピーク電流設定器で設定したピーク電流値とベース
電流設定器で設定したベース電流値との設定信号からな
るパルス波形信号を出力し、前記出力補正器からの前記
出力補正信号を受けてから補正時間設定器で設定した補
正時間の間は、前記ピーク電流設定器で設定したピーク
電流値より低い補正レベル設定器で設定した補正ピーク
電流値を出力し、補正時間経過後は再び前記パルス時間
設定器で設定したピーク電流出力時間及びベース電流出
力時間とピーク電流設定器で設定したピーク電流値とベ
ース電流設定器で設定したベース電流値との設定信号か
らなるパルス波形信号をピーク電流値から始まるように
出力するパルス波形発生器とを備えた構成を有してい
る。
ら溶滴が完全に溶融池に移行するまでの期間は出力電流
をピーク電流値より低下させ、溶滴移行後再びピーク期
間から始まるパルス波形を出力することができ、溶滴移
行時はアーク力を弱めることができるため溶滴が溶融池
に安定して移行可能となり、溶滴が溶融池外に飛散する
スパッタの発生を低減できるとともに、移行後すぐにピ
ーク電流とすることによりアーク切れなどのアーク不安
定を防止でき、低スパッタ及び高品質溶接を行う作用を
有する。
参照しながら説明する。図1において、1は出力制御素
子、2は主変圧器、3は整流器、4はリアクトル、5は
ワイヤ、6はワイヤ送給モータ、7は溶接トーチ、8は
通電電極、9は溶接母材、10は電流検出器、11は出
力駆動制御器、12は電流検出器、13は電圧検出器、
14は電圧設定器、15はコンパレータやオペアンプに
より構成される離脱検知器、16は基準値設定器、17
はコンパレータやオペアンプにより構成される短絡検出
器、18は時間設定器、19は出力補正器、20はパル
ス時間設定器、21はピーク電流設定器、22はベース
電流設定器、23は補正時間設定器、24は補正レベル
設定器、25はパルス波形発生器、26は短絡時間計数
器である。以上のように構成された溶極式パルスアーク
溶接機についてその動作を説明する。溶接出力電圧を検
出する電圧検出器13の検出電圧値と電圧設定器14の
基準電圧値とを離脱検知器15に入力し、離脱検知器1
5は検出電圧値が基準電圧値より大になった時点で溶滴
離脱検知信号を出力する。基準値設定器16の設定値と
電圧検出器13からの検出電圧値を入力とし比較するこ
とにより溶融電極であるワイヤ5と被溶接物である溶接
母材9との間の状態が短絡状態であるかアーク状態であ
るかを判別する短絡検出器17は、時間設定器18及び
短絡時間計数器26に短絡アークの判別結果を出力す
る。また、時間設定器18は短絡からアークに移行する
際の電圧上昇時間を設定し出力補正器19に出力する。
この出力補正器19は離脱検知器15と時間設定器18
からの信号を入力とし、前記時間設定器18の設定時間
以内では離脱検知器15からの溶滴離脱検知信号を受け
付けず、時間設定器18の設定時間以後は溶滴離脱検知
信号を受け付け出力補正信号を出力する。また、短絡時
間計数器26は短絡検出器17の信号を入力とし、あら
かじめ定められた時間内に発生した短絡の総短絡時間を
計数してパルス時間設定器20に出力する。出力補正器
19の出力補正信号とパルス時間設定器20で設定され
たピーク電流出力時間及びベース電流出力時間の設定値
とピーク電流設定器21で設定されたピーク電流値とベ
ース電流設定器22で設定されたベース電流値と補正時
間設定器23で設定された補正時間と補正レベル設定器
24で設定された補正ピーク電流値がパルス波形発生器
25に入力される。このパルス波形発生器25より出力
される信号を基準波形として出力駆動制御器11では、
電流検出器12で検出した出力電流値と比較し、出力電
流が基準波形と一致するよう出力制御素子1を駆動す
る。
て説明する。溶接中における基本出力としてパルス波形
発生器25は、パルス時間設定器20で設定されたピー
ク電流出力時間内はピーク電流設定器21で設定された
ピーク電流値を選択し、ベース電流出力時間内はベース
電流設定器22で設定されたベース電流値を選択し、ピ
ークとベースを一定の周期で繰り返すパルス波形を出力
駆動制御器11に出力する。ここでピーク電流出力時間
は4〜15ms、ベース電流出力時間は2〜10ms、
ピーク電流値は380〜520A、ベース電流値は60
〜90Aである。この基本動作に対して、出力補正器1
9から出力補正信号を入力した場合は次のような動作を
行う。すなわち出力補正信号の入力を時間計数の開始点
とし、溶滴が溶融池に移行するに必要な時間を設定する
補正時間設定器23より与えられた補正時間が経過する
間は、出力電流を補正レベル設定器24で設定された補
正ピーク電流値を出力指令値として選択し、出力駆動制
御器11に出力する。補正ピーク電流値は200〜30
0Aの値である。補正時間経過後は、再びピーク電流設
定器21で設定されたピーク電流値を出力指令値として
選択し、パルス時間設定器20で設定されたピーク電流
出力時間の間出力する。引き続いてパルス時間設定器2
0で設定されたベース電流出力時間内はベース電流設定
器22で設定されたベース電流値を選択し、以降ピーク
とベースを一定の周期で繰り返すパルス波形を出力駆動
制御器11に再び出力する。
の動作について説明する。離脱検知器15は、電圧検知
器13からの検出電圧値と電圧設定器14からの基準電
圧値とを比較演算し検出電圧値が基準電圧値より大とな
った時点で溶滴離脱検知信号を出力する。ところが、炭
酸ガスを主成分とするシールドガスを用いたパルスアー
ク溶接においては、通常溶滴移行はドロップ移行状態で
行われるが、場合によっては短絡が発生することがあ
り、短絡からアークに以降する際には電圧が急上昇す
る。そのため電圧の検出をもって直ちに溶滴離脱と判断
すると誤検知となる可能性がある。この誤検知を防止す
るため、短絡開放からの一定時間は離脱検知器15から
の出力信号を出力補正器19は受け付けないようにす
る。短絡開放からの一定時間は、電圧検出器13からの
検出電圧値と基準値設定器16からの設定値により短絡
を検出する短絡検出器17からの出力信号を受けた時間
設定器18により設定される。また、出力補正器19
は、時間設定器18により設定された短絡開放からの一
定時間内は離脱検知器15からの溶滴離脱検知信号を受
け付けない。通常この時間は0.5〜2msである。
式パルスアーク溶接機は、ピーク電流とベース電流を交
互に出力し、ピーク期間にワイヤ先端部の溶滴を離脱さ
せて溶接を行うため、溶滴離脱開始から溶滴が完全に溶
融池に移行するまでの期間は出力電流をピーク電流値よ
り低下させ、溶滴移行後再びピーク期間から始まるパル
ス波形を出力することのできる出力制御手段Iを設ける
ことにより、溶滴が規則正しく確実に溶融池に移行で
き、スパッタの発生を低減することができるものであ
る。
は、ピーク電流とベース電流を交互に出力し、ピーク期
間にワイヤ先端部の溶滴を離脱させて溶接を行う炭酸ガ
スを主成分とするシールドガスを用いた溶滴式パルスア
ーク溶接機であって、溶滴離脱開始から溶滴が完全に溶
融池に移行するまでの期間は出力電流をピーク電流値よ
り低下させ、溶滴移行後再びピーク期間から始まるパル
ス波形を出力することのできる出力制御手段を設けるこ
とにより、溶滴移行時はアーク力を弱めることができる
ため、溶滴が規則正しく確実に溶融池に移行でき、溶滴
が溶融池外に飛散するスパッタの発生を低減することが
できるとともに、溶滴離脱直後のアーク切れを防止する
ことができるため安定した高品質な溶接を実現できるも
のである。
ク溶接機の構成を示すブロック図
Claims (2)
- 【請求項1】 ピーク電流とベース電流を交互に出力
し、ピーク期間に溶融電極である溶接ワイヤ先端部の溶
滴を離脱させて溶接を行う炭酸ガスを主成分とするシー
ルドガスを用いた溶極式パルスアーク溶接機であって、
溶接ワイヤと被溶接物との間の状態が短絡状態であるか
アーク状態であるかを判別する短絡検出器と、前記短絡
検出器からの信号を入力してあらかじめ定められた時間
に発生した短絡の総短絡時間を計数する短絡時間計数器
と、前記短絡時間計数器の出力を受けて、ピーク電流出
力及びベース電流出力を行う時間をそれぞれ設定するパ
ルス時間設定器と、溶滴離脱を検知する離脱検知器と、
溶滴離脱開始から溶滴が完全に溶融池に移行するまでの
期間は出力電流をピーク電流値より低下させ、溶滴移行
後再びピーク期間から始まるパルス波形を出力するパル
ス波形発生器を設けた出力制御手段を有する溶極式パル
スアーク溶接機。 - 【請求項2】 出力制御手段は、溶接出力電圧値を検出
し検出電圧値として出力する電圧検出器と、前記電圧検
出器からの検出電圧値と電圧設定器からの基準電圧値と
を比較し、前記検出電圧値が前記基準電圧値より大にな
った時点で溶滴離脱検知信号を出力する離脱検知器と、
前記電圧検出器からの検出電圧値と基準値設定器の設定
値との比較から溶融電極である溶接ワイヤと被溶接物で
ある溶接母材との間の状態が短絡状態であるかアーク状
態であるかを判別する短絡検出器と、前記短絡検出器の
出力を受けて、短絡からアークに移行する際の電圧上昇
時間を設定する時間設定器と、前記時間設定器の設定時
間以内では前記離脱検知器からの溶滴離脱検知信号を受
け付けず、前記時間設定器の設定時間以後は溶滴離脱検
知信号を受け付け出力補正信号を出力する出力補正器
と、前記短絡検出器の出力を受けて、あらかじめ定めら
れた時間内に発生した短絡の総短絡時間を計数する短絡
時間計数器と、前記短絡時間計数器の出力を受けて、ピ
ーク電流出力及びベース電流出力を行う時間をそれぞれ
設定するパルス時間設定器と、前記出力補正器からの前
記出力補正信号を受けるまで前記パルス時間設定器で設
定したピーク電流出力時間及びベース電流出力時間とピ
ーク電流設定器で設定したピーク電流値とベース電流設
定器で設定したベース電流値との設定信号からなるパル
ス波形信号を出力し、前記出力補正器からの前記出力補
正信号を受けてから補正時間設定器で設定した補正時間
の間は、前記ピーク電流設定器で設定したピーク電流値
より低い補正レベル設定器で設定した補正ピーク電流値
を出力し、補正時間経過後は再び前記パルス時間設定器
で設定したピーク電流出力時間及びベース電流出力時間
とピーク電流設定器で設定したピーク電流値とベース電
流設定器で設定したベース電流値との設定信号からなる
パルス波形信号をピーク電流値から始まるように出力す
るパルス波形発生器とを備えた請求項1記載の溶極式パ
ルスアーク溶接機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22604297A JP3395591B2 (ja) | 1997-08-22 | 1997-08-22 | 溶極式パルスアーク溶接機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22604297A JP3395591B2 (ja) | 1997-08-22 | 1997-08-22 | 溶極式パルスアーク溶接機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1158005A JPH1158005A (ja) | 1999-03-02 |
JP3395591B2 true JP3395591B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=16838880
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22604297A Expired - Fee Related JP3395591B2 (ja) | 1997-08-22 | 1997-08-22 | 溶極式パルスアーク溶接機 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3395591B2 (ja) |
-
1997
- 1997-08-22 JP JP22604297A patent/JP3395591B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH1158005A (ja) | 1999-03-02 |
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