JPS6219950B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶接ワイヤ送給方法に関し、さらに
詳しくは、溶接電圧を入力として溶接ワイヤ送給
モータを駆動する溶接開始時の溶接ワイヤ送給方
法に関するものである。

従来、溶接電圧を入力として溶接ワイヤの送給
を自動的に行なう溶接制御装置においては、溶接
開始時に溶接電圧が安定になるまで、手動により
溶接電圧の調節を行なつていた。しかし、このよ
うに手動で調節を行なうと、溶接電圧が安定する
までに多くの時間を要するのみならず、操作不慣
れや誤操作により溶接ワイヤが被溶接材に接触し
溶接アークを持続することが困難な場合を生じ
る。

すなわち、第１図は従来の溶接電圧制御装置を
示すブロツク図であるが、溶接ワイヤ１と被溶接
材２との間に溶接アーク３を発生させる場合、無
負荷時の高い溶接電圧が溶接電圧検出回路７を介
して溶接電圧制御回路８に帰還され、さらに電力
増幅回路９からモータ４に高い出力電圧が入力さ
れるためモータ４が速く回転し、したがつてモー
タ４に直結されたワイヤ送給ローラ５も速く駆動
され、溶接ワイヤ１の送給速度も速くなる。この
場合の溶接電圧の変動を示すと第２図に示すよう
であり、溶接ワイヤ１と被溶接材の間に短絡１２
および開放１３が繰り返され、溶接電圧不安定域
１０を生じる。そこで溶接開始時に溶接電圧がそ
の安定域１１に早く到達するように溶接電圧設定
回路６を適当に手動で調節するわけであるが、前
述のように不安定域１０を手動で操作することは
溶接電圧が安定するまでに多くの時間を要し、ま
た溶接ワイヤが被溶接材に接触する等の失敗を招
きやすい。

上記のような溶接開始時の手動調節およびその
失敗は、溶接の自動化を図る上で大きな障害とな
つており、その解決策が切望されていた。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、
溶接開始時に溶接電圧が変動する時間を最少限に
とどめ、しかも溶接開始時の溶接ワイヤと被溶接
材との短絡による溶接続行不能などのトラブルを
防止することができる溶接ワイヤ送給方法を提供
することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、溶接電圧
に基づいて送給モータにより溶接ワイヤの供給速
度を自動的に調節する溶接ワイヤ送給方法におい
て、溶接開始時の溶接電圧が設定溶接電圧に達す
るまで溶接ワイヤの送給モータに入力される溶接
電圧を一定値以下に比例制御し、溶接電圧を比較
基準電圧と比較して該基準電圧に達した時点で前
記送給モータに入力される溶接電圧を比例制御か
ら比例積分制御に切替えることを特徴とする。

以下、本発明の１実施例を第３図に示すブロツ
ク図に基ずいて説明する。図に示した制御装置
は、溶接ワイヤ１と、被溶接材２との間の電圧Ｅ
_Oを検出する検出回路７、電圧リミツター回路１
４、溶接電圧設定回路６、電圧制御回路８Ａ、電
力増幅回路９、溶接ワイヤをワイヤ送給ローラ５
を介して送給する直流モータ４から主としてな
る。上記溶接電圧制御回路８Ａは比例積分制御回
路であり、電圧増幅回路９は、例えばサイリスタ
などにより、モータ４の送給速度の制御を行なう
ものである。モータ４は直流モータなどのように
速度制御が容易なものが好適に使用される。溶接
開始直前は、第４図の特性図の点線に示すよう
に、高い無負荷電圧Ｅ_Oを発生するので、これを
電圧リミツター１４でＥ_Cに抑制する。

すなわち、リレーCX１８は付勢され、電圧リ
ミツタ回路１４が働いている。ここで、リレー
CXは溶接電圧制御回路８Ａの比例積分回路の積
分用コンデンサを短絡し、リセツト状態にするこ
とによつて、無負荷時の溶接ワイヤ送給速度はＥ
_C―Ｅ_Rに比例するため、Ｅ_CまたはＥ_Rを適当に設
定することにより、無負荷時のＥ_Oの溶接電圧に
なつた場合に溶接ワイヤの送給速度が適当に調節
される。溶接電圧Ｅ_Cは、第３図の時間遅れ回路
１５、例えば抵抗コンデンサによる積分回路によ
り溶接電圧を平滑にし、Ｅ_Dなる電圧を得ること
ができる。Ｅ_Pは比較基準電圧であり、比較回路
１６はＥ_DとＥ_Pとを比較し、Ｅ_D≦Ｅ_Pで比較回路
の出力はONとなり、ホールド回路１７をセツト
し、リレーCXをOFFする。ホールド回路１７は
溶接開始時にリセツトする。すなわち、無負荷電
圧を抑制することにより、溶接ワイヤ送給速度を
抑制し、送給時の変動をできるだけ小さくする。
溶接電圧を積分したＥ_Dが比較基準電圧Ｅ_Pに達し
た点で溶接電圧のリミツタ１４の回路をはずし、
溶接電圧制御回路８ＡもＰ（比例）制御からPI
（比例、積分）制御に切り換える。このように溶
接中はPI制御で溶接電圧を制御することによつ
て、溶接中は、溶接安定域１１に達した溶接電圧
が制御されないため、モータ４の速度は抑制され
ず、充分追従できる制御が可能である。

つまり、一般に溶接開始時は溶接アークの状態
（溶接電圧Ec）が過渡的に不安定であるから、フ
イードバツク制御の応答性を高くして溶接アーク
の状態に速応させて、すなわちEc―Ｅ_Rに基づい
た比例制御により溶接ワイヤの送給速度を制御す
る。しかし、溶接電圧Ecが安定する状態に至つ
ても比例制御を継続すると、その応答性が高いた
め、第４図中一点鎖線で示したように、安定域に
おいてその比例定数Ｋの逆数１／Ｋの幅で溶接電
圧Ecが変動する。そして、この変動のために溶
込み不良や溶込み過大が生じ、良好な溶接部が得
られないことになる。

そこで、安定域に至つたときはEc―Ｅ_Rの値
（偏差）を積分処理し、これに基づいて溶接ワイ
ヤの送給速度を制御することにより、つまり比例
積分制御とすることにより、微小な変動には追従
させず、溶接電圧を安定に制御するようにしてい
るのである。

なお、比例制御にあつても安定域の電圧変動を
小さくするために、上記Ｋを大きくすることが考
えられる。しかし、Ｋを必要以上に大きくすると
制御系の応答が過敏となるため、発振などの不安
定を生じ、却つて溶接開始時の溶接が不安定にな
る。

以上に説明した本発明の溶接電圧制御装置を用
いたエレクトロスラグ溶接を行つた場合の一実施
例を示す。溶接条件は被溶接材板厚50mm、溶接フ
ープ状電極材厚さ0.8mm、幅20mm、消耗ガイド厚
さ1.0mm、溶接機は垂下特性電源で溶接電流300〜
400A、溶接電圧27〜35Vに設定して溶接した結
果、従来の自動化を図る上での短絡時の障害が改
善され、溶接スタート作業を安定にし、均一な溶
接ビードを得ることができた。

また、本発明の方法を他の溶接法である炭酸ガ
スアーク溶接、MIG溶接、サブマージ溶接および
ワイヤの電極材を用いたエレクトロスラグ溶接な
どに用いた結果、従来技術に比べ下記の優れた効
果が得られる。すなわち、溶接開始時の溶接ワイ
ヤの送給を手動で調節する必要がなくなつたり、
省力化できると同時に、溶接開始時の失敗などに
要したロス時間をなくすことができる。特に、溶
接開始時の不安定域における溶接を安定にかつ画
一化することができるとともに、溶接安定までの
時間が短縮化されかつ予測可能であることから、
溶接開始部のビードの長さを従来に較べて定量的
に予測できるためにタブ材の節約を図ることがで
き、また溶接の安定化により溶接部の品質向上を
図ることができる。

以上、本発明によれば、溶接開始時に溶接電圧
の変動を最小限にとどめ、短時間に所定電圧に安
定化させることができ、また溶接開始時の溶接ワ
イヤと被溶接材の短絡による溶接続行不能などの
トラブルを完全に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の溶接電圧制御方法を説明する
ためのブロツク図、第２図は、従来の溶接電圧制
御方法で溶接を行なつた場合の溶接開始時の溶接
電圧の変動を示す説明図、第３図は、本発明の溶
接ワイヤ制御装置の構成を示すブロツク図、第４
図は、本発明の動作原理を示す説明図である。 １…溶接ワイヤ、２…被溶接ワイヤ、３…溶接
アーク、４…モータ、５…ワイヤ送給ローラ、６
…溶接電圧設定回路、７…溶接電圧検出回路、
８，８Ａ…溶接電圧制御回路、９…電力増幅回
路、１４…電圧リミツタ回路、１５…時間遅れ回
路、１６…比較回路、１７…ホールド回路、１８
…リレーCX、１９…リセツト回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶接電圧に基づいて送給モータにより溶接ワ
   イヤの供給速度を自動的に調節する溶接ワイヤ送
   給方法において、溶接開始時の溶接電圧が設定溶
   接電圧に達するまで溶接ワイヤの送給モータに入
   力される溶接電圧を一定値以下に比例制御し、溶
   接電圧を比較基準電圧と比較して該基準電圧に達
   した時点で前記送給モータに入力される溶接電圧
   を比例制御から比例積分制御に切替えることを特
   徴とする溶接ワイヤ送給方法。