JPH062311B2 - Pulse arc welding power source - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パルスアーク溶接機用電源に係り、詳しく
は、交流入力を直流に変換し更にトランジスタ等のスイ
ッチング用出力制御素子によりスイチッング制御して高
電圧パルス出力と低電圧出力を交互に溶接電極と母材と
の間に供給するアーク溶接電源に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power supply for a pulse arc welding machine, and more specifically, it converts AC input into DC and further controls switching by an output control element for switching such as a transistor. Arc welding power source for alternately supplying high voltage pulse output and low voltage output between the welding electrode and the base metal.

〔従来技術〕 パルスアーク溶接では、高電圧パルス出力（以下ピーク
電圧Ｖ_Pと称す）と低電圧出力（以下ベース電圧Ｖ_Bと称
す）を交互に溶接電極に母材との間に供給して溶接施工
する。In [prior art] pulse arc welding, and supplied between the high voltage pulse output (hereinafter referred to as the peak voltage V _P) and the low voltage output (hereinafter base voltage referred to as V _B) mother welding electrodes alternately material Perform welding.

従来のパルスアーク溶接では、大容量のスイッチング素
子を使用して整流された直流をスイッチング制御するこ
とにより、直接にパルスアーク溶接出力を得る場合と、
比較的小容量且つ高速動作のスイッチング素子を使用
し、整流された直流を高速スイッチングによりパルス幅
制御された複数の連続且つ交番パルス列に変換し、更
に、このパルス列を変圧器、整流回路を介してパルスア
ーク溶接出力を得る場合（インバータ方式電源）とが採
用されている。パルスアーク溶接出力の電圧波形は第５
図に示した如く、ピーク電圧V_P、ベース電圧V_B、ピーク
時間T_P、とベース時間Ｔ_Ｂにより定義される。（特開昭
６０−２３４７７３号公報参照）。In the conventional pulse arc welding, by directly switching the rectified direct current using a large capacity switching element, the pulse arc welding output can be directly obtained,
Using a relatively small-capacity and high-speed switching element, the rectified direct current is converted into a plurality of continuous and alternating pulse trains whose pulse width is controlled by high-speed switching, and this pulse train is passed through a transformer and a rectifier circuit. The case where a pulse arc welding output is obtained (inverter type power supply) is adopted. The voltage waveform of the pulse arc welding output is the fifth
As shown in the figure, it is defined by the peak voltage V _P , the base voltage V _B , the peak time T _P , and the base time T _B. (See JP-A-60-234773).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来のパルスアーク溶接電源では、溶接施工の前に
作業者が調節用つまり等を操作し、ピーク電圧V_P、ピー
ク時間T_P、ベース電圧V_B、ベース時間Ｔ_Ｂの夫々を、母
材及び溶接電極の材質や溶接電極の送り速度等の溶接条
件から決められる値をデータテーブルや実験結果から割
り出すことにより決めていた。ピーク電圧V_P及びベース
電圧V_Bを所定の一定電圧になるように制御することに合
わせて、パルスアーク電源出力の平均電圧V_Aを所定の一
定電圧に設定しておく必要がある。平均電圧V_Aは、交流
入力電源の変動や溶接時の手振れによる変動を補償し、
安定なパルスアークの発生を実現する為に効果がある。
そのため、溶接作業開始前に、溶接電流すなわち溶接電
極（以下単にワイヤという）の送り速度と平均電圧V_Aを
設定しておくことが行なわれる。溶接電流と平均電圧V_A
を設定した後でピーク電圧V_P、ピーク時間T_P、ベース電
圧V_B、ベース時間Ｔ_Ｂに新たに設定又は変更すると、そ
れに伴ない平均電圧V_Aも変化してしまうので、ピーク電
圧V_p、ベース電圧V_B、ピーク時間Ｔｐおよびベース時間
Ｔ_Ｂの調節が難しい。すなわち、ピーク電圧V_p、ベース
電圧V_B、ピーク時間T_pおよびベース時間T_Bを変えること
により、溶滴の大きさ、溶滴の数等（溶滴の移行形態を
変更する）を調節するわけであるが、この時平均電圧V_A
が変わると平均のアーク長が変化するためアーク切れや
アークの不安定の原因になるということがあつた。ま
た、従来のパルスアーク溶接電源では、出力側の電圧を
フイードバックしていたから、出力側が無負荷となるア
ークスタート時あるいは磁気吹きにより、アーク切れを
発生しやすいという問題もあった。In the above-mentioned conventional pulse arc welding power source, an operator operates an adjusting plug or the like before welding work, and the peak voltage V _P , the peak time T _P , the base voltage V _B , and the base time T _B are respectively supplied to the base metal. Also, the values determined from the welding conditions such as the material of the welding electrode and the feed rate of the welding electrode were determined from the data table and the experimental results. It is necessary to set the average voltage V _A of the pulse arc power supply output to a predetermined constant voltage in accordance with controlling the peak voltage V _P and the base voltage V _B to be a predetermined constant voltage. The average voltage V _A compensates for fluctuations in the AC input power supply and fluctuations due to camera shake during welding,
It is effective for realizing stable pulse arc generation.
Therefore, before starting the welding operation, the welding current, that is, the feed rate of the welding electrode (hereinafter, simply referred to as a wire) and the average voltage V _A are set. Welding current and average voltage V _A
If the peak voltage V _P , the peak time T _P , the base voltage V _B , and the base time T _B are newly set or changed after setting, the average voltage V _A also changes accordingly, so the peak voltage V _p , Base voltage V _B , peak time Tp, and base time T _B are difficult to adjust. That is, by changing the peak voltage V _p , the base voltage V _B , the peak time T _p, and the base time T _B , the size of the droplets, the number of droplets, etc. (changing the transfer form of droplets) are adjusted. However, at this time, the average voltage V _A
It was found that the average arc length changes as the value changes, causing arc breakage and arc instability. Further, in the conventional pulse arc welding power source, since the voltage on the output side is fed back, there is also a problem that arc breakage easily occurs at the time of arc start when the output side becomes unloaded or by magnetic blowing.

本発明ては、上記従来の欠点を解消し、パルスアーク溶
接条件の調整を容易にし、アーク切れやアークの不安定
を無くしたパルスアーク溶接電源を提供することを目的
とする。An object of the present invention is to provide a pulse arc welding power source which eliminates the above-mentioned conventional drawbacks, facilitates adjustment of pulse arc welding conditions, and eliminates arc breakage and arc instability.

〔問題点を解決するための手段〕 第１図は、本発明のパルスアーク溶接電源のブロツク図
で、同図において、１は交流入力、３１は整流回路、３
２はパルス出力部でその出力端はワイヤ１３、母材１０
へ接続されている。３３は波形制御回路で、ピーク電圧
設定器１７、ピーク時間設定器１６とベース電圧設定器
１８とベース時間設定器２７に接続される。ベース時間
設定器２７には、平均電圧回路３４が波形制御回路３３
に関して負帰還となるように接続される。[Means for Solving Problems] FIG. 1 is a block diagram of a pulse arc welding power source of the present invention. In FIG. 1, 1 is an AC input, 31 is a rectifier circuit, 3
Reference numeral 2 is a pulse output section, the output end of which is a wire 13 and a base material 10.
Connected to. A waveform control circuit 33 is connected to the peak voltage setting device 17, the peak time setting device 16, the base voltage setting device 18, and the base time setting device 27. In the base time setter 27, the average voltage circuit 34 has a waveform control circuit 33.
Is connected so as to be a negative feedback.

〔作用〕[Action]

交流入力１は整流回路３１で直流に変換された後パルス
出力部３２でアーク溶接用のパルス出力に変換されてワ
イヤ１３と母材１０との間に供給される。パルス波形は
波形制御回路３３でピーク電圧設定器１７で設定された
ピーク電圧V_p、ベース電圧設定器１８で設定されたベー
ス電圧V_B、ピーク時間設定器１６で設定されたピーク時
間Ｔｐおよび上記ピーク電圧V_p、ベース電圧V_B、ピーク
時間T_pと平均電圧設定器２０で設定された平均電圧V_Aで
決まるベース時間Ｔ_Ｂにより決定され、その出力はパル
ス出力部３２に入力される。平均電圧回路３４では波形
制御回路３３からの信号によりワイヤ１３と母材１０と
の間に実際に供給される平均電圧に対応する供給平均電
圧信号を創出し、ベース時間設定器２７に入力する。そ
して、上記供給平均電圧信号は、ベース時間設定器２７
で平均電圧設定器２０からの平均電圧V_Aと比較される。
ベース時間設定器２７では比較の結果得られた差信号に
応じて、上記決定されたベース時間T_Bをさらに調節す
る。The AC input 1 is converted into DC by the rectifier circuit 31, and then converted into a pulse output for arc welding by the pulse output unit 32 and supplied between the wire 13 and the base material 10. The pulse waveform has a peak voltage V _p set by the peak voltage setter 17 in the waveform control circuit 33, a base voltage V _B set by the base voltage setter 18, a peak time Tp set by the peak time setter 16, and It is determined by the base time T _B determined by the peak voltage V _p , the base voltage V _B , the peak time T _p, and the average voltage V _A set by the average voltage setting device 20, and the output is input to the pulse output unit 32. The average voltage circuit 34 creates a supply average voltage signal corresponding to the average voltage actually supplied between the wire 13 and the base material 10 by the signal from the waveform control circuit 33, and inputs it to the base time setter 27. The supply average voltage signal is used as the base time setter 27.
Is compared with the average voltage V _A from the average voltage setter 20.
Depending on the results obtained difference signal of the comparison at the base time setting unit 27, further to adjust the determined base time T _B.

〔実施例〕〔Example〕

第２図は本発明の実施例を示す図で、同図において、第
１図と同一符号は同一部分を示す。３は整流回路２の出
力端に並列接続された平滑コンデンサ、４はインバータ
主回路でスイッチング制御回路１４により制御され、更
に変圧器５に高周波交番電圧を印加する。６は整流器で
直流リアクトル７を介してワイヤ１３と母材１０との間
に溶接電力を印加する。溶接に際して、溶接電源の出力
特性が定電圧であるいわゆる定電圧溶接電源の場合、溶
接電流はワイヤ１３の送給速度に関係して決まるので、
出力電流設定器１２でワイヤ１３を定速度送給するよう
になつている。平均電圧設定器２０で設定された平均電
圧V_Aは、比較器で構成されるベース時間設定器２７を通
してパターンジエネレータ１５に入力し、ピーク時間設
定器１６、ピーク電圧設定器１７、ベース電圧設定器１
８で設定する各パルス波形設定器の信号に合わせてベー
ス時間T_Bを決め第５図に示すパルス波形を発生させるた
め信号をスイッチング制御回路１４に出力することによ
り所望のパルス電圧を発生する。パルスジエネレータ１
５の詳細は第３図に示す如く、アナログスイッチ５１、
５２と発振器５３とインバータ５４、及び抵抗５５含む
加算器と反転増幅回路５６、５７から構成される。この
パターンジエネレータ１５では、ベース時間設定器２７
の出力（信号）１９が高くなればベース時間T_Bが短か
く、すなわち出力電圧の平均値が高くなる。逆に出力１
９が低くなればベース時間T_Bが長く、すなわち出力電圧
の平均値が低くなる。ベース時か設定器２７には、交流
入力１の電圧変動を検出する電圧検出回路２３の出力電
圧をアナログスイッチ２５を介して積分器２６で積分し
た電圧が印加される。電圧検出回路２３は第４図に示さ
れる如く、変圧器６１、整流回路６２、積分回路６３か
ら構成され、交流入力１の電圧変動を直流電圧信号に変
換する。アナログスイッチ２５はスイッチング制御回路
１４でつくられたスイッチング信号２４によりＯＮ−Ｏ
ＦＦ制御される。スイッチング制御回路１４は、鋸歯状
波信号の発振器（図示せず）を含むような従来公知のイ
ンバータトライブ回路で、パターンジエレータ１５から
の電圧信号を予め決められたくり返し周波数を有する鋸
歯状波信号とを比較し、どちらかの信号の大・小を判別
結果によりスイッチング素子を駆動する（特開昭６０−
２３４７７３号公報参照）。スイッチング素子の駆動信
号は、第５図に示すパルス電圧波形に対応（周波数が十
分に高い）するので、このパルス電圧の平均値に対応す
る。FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention, in which the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same parts. Reference numeral 3 is a smoothing capacitor connected in parallel to the output terminal of the rectifying circuit 2, and 4 is an inverter main circuit controlled by the switching control circuit 14, and further applies a high frequency alternating voltage to the transformer 5. A rectifier 6 applies welding power between the wire 13 and the base material 10 via the DC reactor 7. In welding, in the case of a so-called constant voltage welding power source in which the output characteristic of the welding power source is a constant voltage, the welding current is determined in relation to the feeding speed of the wire 13,
The output current setting device 12 feeds the wire 13 at a constant speed. The average voltage V _A set by the average voltage setter 20 is input to the pattern generator 15 through the base time setter 27 composed of a comparator, and the peak time setter 16, peak voltage setter 17, base voltage setter Bowl 1
In accordance with the signals of the pulse waveform setter for setting at 8 to generate the desired pulse voltage by outputting a signal for generating the pulse waveform shown in FIG. 5 determines the base time T _B to the switching control circuit 14. Pulse generator 1
The details of 5 are as shown in FIG.
52, an oscillator 53, an inverter 54, an adder including a resistor 55, and inverting amplifier circuits 56 and 57. In this pattern generator 15, the base time setter 27
Output (signal) 19 is high becomes if the base time T _B is short, i.e., the average value of the output voltage becomes higher. Output 1 on the contrary
When 9 is low, the base time T _B is long, that is, the average value of the output voltage is low. A voltage obtained by integrating the output voltage of the voltage detection circuit 23 for detecting the voltage fluctuation of the AC input 1 by the integrator 26 via the analog switch 25 is applied to the setting device 27 at the base time. As shown in FIG. 4, the voltage detecting circuit 23 is composed of a transformer 61, a rectifying circuit 62, and an integrating circuit 63, and converts the voltage fluctuation of the AC input 1 into a DC voltage signal. The analog switch 25 is turned on and off by the switching signal 24 generated by the switching control circuit 14.
It is FF controlled. The switching control circuit 14 is a conventionally known inverter drive circuit including an oscillator (not shown) for a sawtooth wave signal, and the voltage signal from the pattern generator 15 is a sawtooth wave signal having a predetermined repeating frequency. Are compared with each other, and the switching element is driven according to the determination result of the magnitude of either signal (Japanese Patent Laid-Open No. 60-
No. 234773). The drive signal of the switching element corresponds to the pulse voltage waveform shown in FIG. 5 (the frequency is sufficiently high), and therefore corresponds to the average value of this pulse voltage.

なお、発振器５３は、ピーく時間T_pとベース時間T_Bとを
交互にくり返す矩形波信号発生器で、２つのワンショッ
トマルチの組合せ、又は２つのシフトレジスタの組合
せ、又はクロック発振器とカウンタの組合せ又は鋸歯状
歯発振器と調整可能な直流電圧源と比較回路の組合せ等
により時間T_PとT_Bを適宜制御できるものである。The oscillator 53 is a rectangular wave signal generator that alternately repeats the peak time T _p and the base time T _B, and is a combination of two one-shot multis, or a combination of two shift registers, or a clock oscillator and a counter. Or a combination of a sawtooth oscillator, an adjustable DC voltage source and a comparison circuit, and the like, the times T _P and T _B can be appropriately controlled.

インバータ方式電源を使用した本実施例では、出力電圧
の平均値は、インバータ主回路４の出力パルス時間比
（デューティ）に比例するから、積分器２６を出力電圧
は溶接電圧の平均値に比例関係を有す。そこで、積分器
２６の出力電圧をベース時間設定器２７に入力し、平均
電圧設定器２０からの出力と比較しその結果をベース時
間T_Bとした。更に、交流入力１の電圧変動も直接に出力
電圧の平均値に変動を与えるため、電圧検出回路２３を
使用したが、電源電圧変動が許容される場合は、電圧検
出回路２３を単に安定化電源等の電圧源とすることもで
きる。更に、本実施例では電圧検出回路２３の入力とし
て交流入力１を用いたが、整流回路２の出力を用いても
よいことは言うもでもない。In this embodiment using the inverter type power supply, the average value of the output voltage is proportional to the output pulse time ratio (duty) of the inverter main circuit 4, so the output voltage of the integrator 26 is proportional to the average value of the welding voltage. Have. Therefore, the output voltage of the integrator 26 is input to the base time setting device 27 and compared with the output from the average voltage setting device 20, and the result is set as the base time T _B. Further, since the voltage fluctuation of the AC input 1 also directly fluctuates the average value of the output voltage, the voltage detection circuit 23 was used. However, when the power supply voltage fluctuation is allowed, the voltage detection circuit 23 is simply stabilized. It is also possible to use a voltage source such as. Further, although the AC input 1 is used as the input of the voltage detection circuit 23 in this embodiment, it goes without saying that the output of the rectifier circuit 2 may be used.

以上の実施例では、アーク電圧を直接負帰還しないの
で、磁気吹き、ワイア送給の不安定等の溶接（現象）独
自の、影響を受けない安定な電源供給が可能であり、溶
接作業に際し、ピーク時間T_Pピーク電圧V_P、ベース電圧
V_Bを設定して直しても適正なベース時間Ｔ_Ｂが設定され
るためアーク溶接機の操作が簡単であるという効果があ
る。In the above examples, since the arc voltage is not directly negatively fed back, it is possible to provide a stable power supply that is not affected by welding (a phenomenon) unique to magnetic blowing, unstable wire feeding, etc. (phenomenon). Peak time T _P Peak voltage V _P , base voltage
Even if V _B is set and corrected again, an appropriate base time T _B is set, so that the operation of the arc welder is easy.

〔効果〕〔effect〕

以上述べた如く、本発明によれば、パルスアーク溶接に
おいて、アーク切れやアークの不安定が解消され安定な
溶接を行うことができるという効果がある。As described above, according to the present invention, in pulse arc welding, there is an effect that arc breakage and arc instability are eliminated and stable welding can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図は、本発明のブロック図、第２図は本発明の更に
詳細な回路図である。第３図は第２図の一部回路構成
図、第４図は第２図中電圧検出回路の具体的回路図であ
る。第５図はパルスアーク溶接に使用する電圧波形図で
ある。 １…交流入力、３１…整流回路、３２…パルス出力部、
３３…波形制御回路、３４…平均電圧回路、１０…母
材、１３…溶接電極、２０…平均電圧設定器、２７…ベ
ース時間設定器。FIG. 1 is a block diagram of the present invention, and FIG. 2 is a more detailed circuit diagram of the present invention. FIG. 3 is a partial circuit configuration diagram of FIG. 2, and FIG. 4 is a specific circuit diagram of the voltage detection circuit in FIG. FIG. 5 is a voltage waveform diagram used for pulse arc welding. 1 ... AC input, 31 ... Rectifier circuit, 32 ... Pulse output section,
33 ... Waveform control circuit, 34 ... Average voltage circuit, 10 ... Base material, 13 ... Welding electrode, 20 ... Average voltage setting device, 27 ... Base time setting device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】交流入力を直流出力に変換する整流回路
と、この整流回路の直流出力をトランジスタ等のスイッ
チング用出力制御素子によりスイッチング制御し高電圧
出力と低電圧出力とを交互に溶接電極と母材との間に供
給するパルス出力部とからなる外部特性が定電圧特性の
パルスアーク溶接電源であって、上記溶接電極と母材と
の間に供給される平均電圧を設定する出力電圧設定装置
と、上記高電圧出力時のピーク電圧ＶＰを設定するピー
ク電圧設定信号と、この高電圧出力時のピーク時間ＴＰ
を設定するピーク時間設定信号と、上記低電圧出力時の
ベース電圧ＶＢを設定するベース電圧設定信号と、この
低電圧出力時のベース時間ＴＢを設定するベース時間設
定信号とにより上記スイッチング用出力制御素子を制御
する波形制御回路と、ピークおよびベース電圧設定信号
と上記ピーク及びベース時間設定信号とから上記溶接電
極と母材との間に供給される平均電圧に対応する信号を
創出する平均電圧回路と、この平均電圧回路からの平均
電圧信号と、上記出力電圧設定装置からの設定信号とを
比較し両信号の差に応じて上記ベース時間設定信号を調
節するベース時間設定回路とを有することを特徴とする
パルスアーク溶接電源。1. A rectifier circuit for converting an AC input into a DC output, and a DC output of the rectifier circuit is switching-controlled by a switching output control element such as a transistor so that a high voltage output and a low voltage output are alternately used as a welding electrode. A pulse arc welding power source having a constant voltage characteristic as an external characteristic consisting of a pulse output section supplied between the base material and the base material, and an output voltage setting for setting an average voltage supplied between the welding electrode and the base material. Device, peak voltage setting signal for setting peak voltage VP during high voltage output, and peak time TP during high voltage output
Output control for switching by a peak time setting signal for setting the base voltage VB for the low voltage output, and a base time setting signal for setting the base time TB for the low voltage output. A waveform control circuit for controlling the element, and an average voltage circuit for creating a signal corresponding to the average voltage supplied between the welding electrode and the base metal from the peak and base voltage setting signal and the peak and base time setting signal And a base time setting circuit that compares the average voltage signal from the average voltage circuit and the setting signal from the output voltage setting device and adjusts the base time setting signal according to the difference between the two signals. Characteristic pulse arc welding power source.