JPS6342550B2 - - Google Patents
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- JPS6342550B2 JPS6342550B2 JP1105980A JP1105980A JPS6342550B2 JP S6342550 B2 JPS6342550 B2 JP S6342550B2 JP 1105980 A JP1105980 A JP 1105980A JP 1105980 A JP1105980 A JP 1105980A JP S6342550 B2 JPS6342550 B2 JP S6342550B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は変圧器の二次側交流電圧を整流して定
電圧特性または準定電圧特性の直流出力を得、消
耗性のワイヤを自動送給して溶接を行う直流アー
ク溶接機に関するもので、特にそのアーク起動特
性を改善するものである。Detailed Description of the Invention The present invention rectifies the secondary side AC voltage of a transformer to obtain a DC output with constant voltage characteristics or quasi-constant voltage characteristics, and automatically feeds consumable wire to perform welding. It relates to arc welding machines, and in particular to improving its arc starting characteristics.
従来、この種の直流アーク溶接機では、整流波
形のリツプル分の低減のため、また短絡移行溶接
時における短絡電流値抑制のために、溶接機の二
次側直流回路に直流リアクトルを含むのが普通で
ある。 Conventionally, this type of DC arc welding machine includes a DC reactor in the secondary DC circuit of the welding machine in order to reduce ripples in the rectified waveform and to suppress the short-circuit current value during short-circuit transition welding. It's normal.
しかしながら、このような直流アーク溶接機で
は、直流リアクトルの最適インダクタンスは起動
時と定常アーク中では異なる。すなわち、起動時
は立上りの急峻な溶接電流を得るために、直流リ
アクトルはない方が好ましいが、定常アーク中は
インダクタンスが小さすぎると、短絡移行領域で
は、短絡電流が伸びすぎてスパツタが多く発生
し、またグロービル領域でもリツプルが大きくビ
ードがきれいにならなく、一方インダクタンス分
が大きすぎると、短絡電流が抑制されすぎてアー
ク再生のためのピンチ力不足により短絡回数が減
少し、均一ビードを得ることができなくなり、従
つて定常アーク中は適切なインダクタンスを必要
とする。 However, in such a DC arc welding machine, the optimum inductance of the DC reactor is different during startup and during steady arc. In other words, in order to obtain a welding current with a steep rise, it is preferable not to have a DC reactor at startup, but if the inductance is too small during a steady arc, the short circuit current will extend too much in the short circuit transition region, causing a lot of spatter. However, in the globil region, the ripples are large and the bead is not clean. On the other hand, if the inductance is too large, the short circuit current is suppressed too much, and the number of short circuits is reduced due to insufficient pinch force for arc regeneration, making it difficult to obtain a uniform bead. is no longer possible and therefore requires appropriate inductance during steady arcing.
そこで、従来はアーク中に必要なインダクタン
ス分がアーク起動中もあつたため、ホツトスター
トとか、ワイヤスローダウンとかのアークスター
ト改善策が講じられていたが、十分な効果は得ら
れなかつた。 Conventionally, the necessary inductance during arcing was also present during arc starting, so measures to improve arc starting, such as hot starting and wire slowdown, were taken, but these efforts were not sufficiently effective.
本発明はこのような現状に鑑み成されたもので
あり、アーク起動時と定常アーク時で主回路のも
つインダクタンス分を変え、定常アーク時におけ
るアークの特性を損うことなく、アーク起動特性
を飛躍的に向上させるものである。以下、本発明
の直流アーク溶接機について、第1図〜第10図
の図面を用いて説明する。 The present invention has been developed in view of the current situation, and changes the inductance of the main circuit between arc starting and steady arc, thereby improving the arc starting characteristics without impairing the arc characteristics during steady arc. This is a dramatic improvement. Hereinafter, the DC arc welding machine of the present invention will be explained using the drawings of FIGS. 1 to 10.
第1図に本発明による直流アーク溶接機のブロ
ツク回路を示しており、図において1は変圧器お
よび整流器を含む第1の直流電源、2は直流リア
クトル、3はワイヤと母材4との間に発生した溶
接負荷としてのアーク、5は変圧器および整流器
を含む第2直流電源、6はアーク発生後開放され
るスイツチング素子である。 FIG. 1 shows a block circuit of a DC arc welding machine according to the present invention. In the figure, 1 is a first DC power source including a transformer and a rectifier, 2 is a DC reactor, and 3 is between a wire and a base material 4. 5 is a second DC power source including a transformer and a rectifier, and 6 is a switching element that is opened after the arc occurs.
また、第2図に第1の直流電源1から流れる電
流i1と第2の直流電源5から流れる電流i2のタイ
ミングチヤートを示している。すなわち、アーク
起動信号TSがONとなつた後、スイツチング素子
6がONし、遅れ要素のない立上りの急峻なi2の
電力により瞬時スタートした後、スイツチング素
子6はアーク発生後、t2秒後にOFFする。第1の
直流電源1の起動信号t1秒内に発生し、i2が流れ
てからi1が流れるまでの時間t3は、0秒からt2秒
内とするように回路が構成されている。 Further, FIG. 2 shows a timing chart of the current i 1 flowing from the first DC power supply 1 and the current i 2 flowing from the second DC power supply 5. That is, after the arc starting signal T S turns ON, the switching element 6 turns ON, and after an instantaneous start with the power of i 2 with a steep rise without any delay element, the switching element 6 turns on for t 2 seconds after the arc occurs. Turn off later. The circuit is configured such that the activation signal of the first DC power supply 1 is generated within t 1 second, and the time t 3 from when i 2 flows until i 1 flows is within 0 seconds to t 2 seconds. There is.
第3図に本発明の一実施例を示しており、図に
おいて7a,7bは変圧器の一次巻線、二次巻線
である。8a〜8fは主サイリスタ、6a〜6c
は第1図のスイツチング素子6に相当する補助サ
イリスタ、9は第1図の第2の直流電源5の最大
出力電流を決定する限流抵抗である。 An embodiment of the present invention is shown in FIG. 3, where 7a and 7b are the primary winding and secondary winding of the transformer. 8a-8f are main thyristors, 6a-6c
1 is an auxiliary thyristor corresponding to the switching element 6 in FIG. 1, and 9 is a current limiting resistor that determines the maximum output current of the second DC power supply 5 in FIG.
21はワイヤと母材4との間のアーク電圧を検
出するアーク電圧検出器、22はアーク電圧検出
器21によりアークが発生したことを検出したと
きの出力信号が入力されると補助サイリスタ6a
〜6cへのゲート信号の供給を遮断しオフする駆
動回路である。 21 is an arc voltage detector that detects the arc voltage between the wire and the base material 4, and 22 is an auxiliary thyristor 6a when an output signal is input when the arc voltage detector 21 detects that an arc has occurred.
This is a drive circuit that cuts off and turns off the supply of gate signals to ~6c.
この第3図に示す回路において、起動信号によ
り同時に主サイリスタ8a〜8fと補助サイリス
タ6a〜6cにゲート信号を加えると、直流リア
クトル2を通らないi2が流れ、次に直流リアクト
ル2を通るi1が流れる。i2が流れ、溶接負荷にア
ークが発生すると、アーク電圧検出器21がアー
ク発生を検出し、このときのアーク電圧検出器2
1の出力信号が駆動回路22に入力され、駆動回
路は補助サイリスタ6a〜6cへのゲート信号の
供給を遮断し、補助サイリスタ6a〜6cがオフ
する。すなわちi2が切れる。この起動信号とi2と
i1のタイムチヤートは第2図に示したようにな
る。 In the circuit shown in FIG. 3, when a gate signal is simultaneously applied to the main thyristors 8a to 8f and the auxiliary thyristors 6a to 6c by the activation signal, i2 which does not pass through the DC reactor 2 flows, and then i which passes through the DC reactor 2. 1 flows. When i 2 flows and an arc occurs in the welding load, the arc voltage detector 21 detects the occurrence of an arc, and the arc voltage detector 2 at this time
1 output signal is input to the drive circuit 22, the drive circuit cuts off the supply of gate signals to the auxiliary thyristors 6a to 6c, and the auxiliary thyristors 6a to 6c are turned off. In other words, i 2 is cut off. This start signal and i 2 and
The time chart for i 1 is shown in Figure 2.
ところで、以上で説明した起動方式(以下、バ
イパス起動方式という)では、まだ確実なアーク
スタートを得ることができない。すなわち、この
ようなバイパス起動方式であつても、アークスタ
ート時にワイヤ先端球が大きいと、例えば150A
以上の大電流を必要とし、大容量の電源が必要と
なる欠点があり、かつ、溶接電流が大きい程、ワ
イヤ先端球が大きくなり、次回のアークスタート
の成功率が低下する。 By the way, with the starting method described above (hereinafter referred to as the bypass starting method), it is still not possible to obtain a reliable arc start. In other words, even with such a bypass starting method, if the wire tip ball is large at the time of arc starting, for example, 150A
There are disadvantages in that a large current is required and a large capacity power source is required, and the larger the welding current, the larger the ball at the tip of the wire becomes, reducing the success rate of the next arc start.
そこで、本発明ではこのようなバイパス起動方
式に加えて、アーク消弧時にアーク電圧を徐々に
低下、または一定電圧に低下させる制御(以下、
玉なし制御という)を行うように構成している。 Therefore, in the present invention, in addition to such a bypass starting method, control (hereinafter referred to as
It is configured to perform ball-less control).
第4図にこの玉なし制御を行わなかつた場合の
アーク消弧時の出力電圧波形とワイヤ先端形状と
を示し、第5図に玉なし制御を行つた場合のアー
ク消弧時の出力電圧波形とワイヤ先端形状とを示
しており、本発明のように玉なし制御を行つた場
合は、ワイヤ先端球が小さくなり、これによつて
ワイヤ先端の溶融熱量が少なくてすむため、溶接
電流が小さくても次回のアークスタートが容易と
なるのである。 Figure 4 shows the output voltage waveform and the shape of the wire tip when the arc is extinguished when this ballless control is not performed, and Figure 5 is the output voltage waveform when the arc is extinguished when the ballless control is performed. and wire tip shape. When ballless control is performed as in the present invention, the wire tip ball becomes smaller, which reduces the amount of melting heat at the wire tip, resulting in a smaller welding current. This makes it easier to start the arc the next time.
また、アーク起動時に第2の直流電源5より流
れる電流i2は小さい方が第2の直流電源5を構成
する上での価格が安くなるため、なるべくi2を小
さくした方がよいか、i2を小さくしたのではアー
クスタートの成功率が低下してしまう。 Also, the smaller the current i 2 that flows from the second DC power supply 5 when starting the arc, the cheaper the price for constructing the second DC power supply 5, so it is better to make i 2 as small as possible. If 2 is made small, the arc start success rate will decrease.
このような場合、第6図に示すように、アーク
スタート前は出力電圧を高めに設定し、アークス
タート後は定常の電圧に切り換えるホツトスター
ト制御、および第7図に示すように、アークスタ
ート前はワイヤ送り速度を遅くし、アークスター
ト後は定常速度にもどすワイヤスローダウン制御
を行なえば、電流i2を小さくしてもアークスター
トを良好にすることができる。 In such cases, as shown in Figure 6, hot start control is used to set the output voltage to a high value before arc start and then switch to a steady voltage after arc start, and as shown in Figure 7, output voltage is set high before arc start. If wire slowdown control is performed in which the wire feed speed is slowed down and returned to a steady speed after arc start, a good arc start can be achieved even if the current i 2 is made small.
このように、本発明はアーク起動時においては
上記で説明したバイパス起動方式を採用し、かつ
アーク消弧時においては、上記で説明した玉なし
制御を行なうことにより、アークスタートの成功
率を従来機に比較して飛躍的に向上させるもので
あるが、さらに、これに加えて上記で説明したホ
ツトスタート制御、ワイヤスローダウン制御を組
み合わせることにより直流電源の構成価格を安価
にし、かつアークスタートの高い成功率を維持で
きるものである。 In this way, the present invention employs the bypass starting method explained above when starting the arc, and performs the ballless control explained above when extinguishing the arc. In addition to this, by combining the above-mentioned hot start control and wire slowdown control, the configuration cost of the DC power supply can be reduced, and the arc start It is possible to maintain a high success rate.
第8図は本発明の実施例における直流アーク溶
接機のアークスタートの性能と従来機におけるア
ークスタートの性能とを比較した図であり、それ
ぞれの場合における溶接電流とアークスタート成
功率との関係を示している。バイパス起動方式と
玉なし制御を行ない、さらにこれにホツトスター
ト制御およびスローダウン制御を組み合わせた本
発明の実施例(折れ線10)においては、第2の
直流電源5の構成価格を安価にできるばかりでは
なく、図に示すように、溶接電流の大小にかかわ
らず常にアークスタート成功率が80〜90%ときわ
めてよい特性が得られている。また、バイパス起
動方式を用いているが、玉なし制御を行なわない
比較機(折れ線11)においては、溶接電流が
150A以下までは、90%ときわめて高いアークス
タート成功率を得ているが、溶接電流を150A以
上に増加させてゆくとアークスタート成功率は急
速に低下する。 FIG. 8 is a diagram comparing the arc start performance of the DC arc welding machine according to the embodiment of the present invention with the arc start performance of a conventional machine, and shows the relationship between welding current and arc start success rate in each case. It shows. In the embodiment of the present invention (broken line 10) in which a bypass start-up method and ballless control are performed, and these are further combined with hot-start control and slow-down control, the configuration cost of the second DC power supply 5 can be reduced. As shown in the figure, extremely good characteristics are obtained, with an arc start success rate of 80 to 90% regardless of the magnitude of the welding current. In addition, in the comparison machine (broken line 11) that uses the bypass starting method but does not perform bead-free control, the welding current is
An extremely high arc start success rate of 90% was obtained up to 150A, but as the welding current was increased above 150A, the arc start success rate rapidly decreased.
これは、玉なし制御を行なわないと、溶接電流
が大きい程、特に溶接電流が150A以上の場合、
ワイヤ先端球が大きくなり、次回のアークスター
トを行なうために必要なワイヤの溶融熱量が大き
くなるため、次回のアークスタートが困難になる
ためと考えられる。また、バイパス起動方式を用
いずにホツトスタート制御、スローダウン制御お
よび玉なし制御のみを用いている従来機A(折れ
線12)、さらにバイパス起動方式も玉なし制御
も用いないでホツトスタート制御とスローダウン
制御のみを用いている。従来機B(折れ線13)
においては、溶接電流の大きさにかかわらず、60
%以下の低いアークスタート成功率しか得られて
いないことがわかる。 This means that if ball-free control is not performed, the larger the welding current is, especially when the welding current is 150A or more,
This is thought to be because the wire tip ball becomes larger and the amount of heat required to melt the wire for the next arc start increases, making the next arc start difficult. In addition, conventional machine A (broken line 12) uses only hot start control, slowdown control, and ballless control without using the bypass starting method, and hot start control and slow speed control without using the bypass starting method or ballless control. Only down control is used. Conventional machine B (broken line 13)
60, regardless of the magnitude of the welding current.
It can be seen that only a low arc start success rate of less than % was obtained.
なお、第1図の本発明による第2の直流電源5
は、無負荷電圧(最大出力電圧)と出力短絡電流
(最大出力電流)との積に適正値があることを実
験により確認した結果、12000VA〜75000VAの
電力を供給可能なものでなければならない。 Note that the second DC power supply 5 according to the present invention shown in FIG.
As a result of experiments confirming that the product of no-load voltage (maximum output voltage) and output short-circuit current (maximum output current) has an appropriate value, it must be capable of supplying power of 12,000 VA to 75,000 VA.
第9図に実験した結果を示しており、この実験
は消耗性ワイヤ1.1mm〓、溶接電流120A、溶接電圧
19Vにおいて、瞬時アークスタートする確率を求
めたものである。そして、この実験により直流電
源5として12000VA〜75000VAの電力を供給可
能なものを用いればよいとの結果を見出したので
ある。すなわち、12000VA未満の場合には、ア
ークスタートに十分な電力を供給することができ
ず、第10図aに示すように、アーク起動時にア
ーク切れが生じるが、12000VA以上あれば、瞬
時スタートに十分な電力があるため、第10図b
に示すように一発でアークスタートする。しか
し、75000VAを超えると、アークスタート時に
ワイヤ先端の燃え上りが大きくなり、アークスタ
ート特性が逆に悪くなる。また、直流電源5の容
量を必要以上に大きくすることは経済的ではな
い。 Figure 9 shows the results of the experiment, in which the consumable wire was 1.1 mm, the welding current was 120 A, and the welding voltage was
This is the probability of instantaneous arc start at 19V. Through this experiment, they found that it is sufficient to use a DC power source 5 that can supply power of 12,000 VA to 75,000 VA. In other words, if it is less than 12,000VA, it will not be possible to supply enough power for arc start, and arc breakage will occur when starting the arc, as shown in Figure 10a, but if it is 12,000VA or more, it will be sufficient for instant start. Figure 10b
As shown in the figure, the arc starts with one shot. However, if it exceeds 75,000 VA, the burning of the wire tip becomes large at the time of arc start, and the arc start characteristics deteriorate. Furthermore, it is not economical to increase the capacity of the DC power supply 5 more than necessary.
以上の説明から明らかなように本発明によれ
ば、アーク起動特性が飛躍的に向上し、特にアー
クスポツト溶接時や全自動溶接時における溶接品
質の向上、溶接作業能率の向上に寄与させること
ができるという極めて優れた効果を得ることがで
きる。 As is clear from the above description, according to the present invention, arc starting characteristics are dramatically improved, and this contributes to improved welding quality and welding work efficiency, especially during arc spot welding and fully automatic welding. It is possible to obtain extremely excellent effects.
第1図は本発明による直流アーク溶接機のブロ
ツク回路図、第2図は第1図のブロツク回路の動
作を示すタイミングチヤート、第3図は本発明の
一実施例を示す電気回路図、第4図と第5図は玉
なし制御を説明するための図、第6図はホツトス
タート制御を説明するための図、第7図はスロー
ダウン制御を説明するための図、第8図は本発明
の一実施例の直流アーク溶接機と従来機との性能
を比較した図、第9図は第1図に示す第2の直流
電源の容量と瞬時アークスタート成功率との関係
を調べた実験結果を示す図、第10図a,bはそ
れぞれその第9図に示す結果において、第2の直
流電源の容量が12000VA未満の場合と12000VA
以上の場合のアークスタート時の溶接電流波形を
示す図である。
1……第1の直流電源、2……直流リアクト
ル、3……アーク、5……第2の直流電源、6…
…スイツチング素子。
FIG. 1 is a block circuit diagram of a DC arc welding machine according to the present invention, FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the block circuit of FIG. 1, and FIG. 3 is an electric circuit diagram showing an embodiment of the present invention. Figures 4 and 5 are diagrams for explaining ballless control, Figure 6 is a diagram for explaining hot start control, Figure 7 is a diagram for explaining slowdown control, and Figure 8 is a diagram for explaining the main control. A diagram comparing the performance of a DC arc welding machine according to an embodiment of the invention and a conventional machine. Figure 9 is an experiment to investigate the relationship between the capacity of the second DC power supply shown in Figure 1 and the instantaneous arc start success rate. The results are shown in Figures 10a and 10b for the results shown in Figure 9 when the capacity of the second DC power supply is less than 12,000 VA and when the capacity is 12,000 VA.
It is a figure which shows the welding current waveform at the time of arc start in the above case. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... First DC power supply, 2... DC reactor, 3... Arc, 5... Second DC power supply, 6...
...Switching element.
Claims (1)
時に出力電圧が除々に低下または一定電圧に低下
する第1の直流電源と、この第1の直流電源の出
力を直流リアクトルを介してワイヤと母材との間
の溶接負荷に印加することにより溶接を行なう直
流アーク溶接機において、前記溶接負荷の両端に
前記直流リアクトルを介さずに第2の直流電源を
接続し、前記第2の直流電源と前記溶接負荷の間
に、起動信号によりオンし、溶接負荷のアーク発
生を検出した信号によりオフする手段を接続して
なる直流アーク溶接機。1. A first DC power supply that has constant voltage characteristics or quasi-constant voltage characteristics and whose output voltage gradually decreases or decreases to a constant voltage when stopped, and the output of this first DC power source is connected to a wire via a DC reactor. In a DC arc welding machine that performs welding by applying a welding load to a base material, a second DC power source is connected to both ends of the welding load without going through the DC reactor, and the second DC power source and the welding load, a means is connected between the welding load and the welding load.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1105980A JPS56117880A (en) | 1980-01-31 | 1980-01-31 | Direct-current arc welder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1105980A JPS56117880A (en) | 1980-01-31 | 1980-01-31 | Direct-current arc welder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56117880A JPS56117880A (en) | 1981-09-16 |
| JPS6342550B2 true JPS6342550B2 (en) | 1988-08-24 |
Family
ID=11767434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1105980A Granted JPS56117880A (en) | 1980-01-31 | 1980-01-31 | Direct-current arc welder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56117880A (en) |
-
1980
- 1980-01-31 JP JP1105980A patent/JPS56117880A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56117880A (en) | 1981-09-16 |
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