JPS6362317B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般にスプレー移行アークと呼ばれる
アークを用いた消耗ワイヤ溶接装置に関するもの
であり、フイードバツク制御を行なうという思想
に基づいて溶接条件設定の簡便化あるいは条件変
動に対する溶接品質の均一化を図らんとするもの
である。

従来よりスプレー移行アーク溶接はスパツタが
少ないため、ビード外観など溶接品質の優れた溶
接法として広く用いられており、代表的なものと
して、メタルイナートガスアーク溶接法（以下
MIGと略記する）、あるいはスプレー化パルス電
流を用い広範囲の適用範囲を有するパルスMIG
溶接法などが広く知られている。しかし、かかる
スプレー移行アークは、アークの集中性が炭酸ガ
スアーク溶接法に比して劣り、継手形状、例えば
重ねすみ肉溶接、水平すみ肉溶接などにおける溶
接能率が著しく低下するという欠点がある。この
基本的な欠点を軽減するために溶接作業者は、通
常アーク長さの極めて短い条件、すなわち短絡が
一部混在するような条件を設定しているが、この
ような条件設定の裕度は極めて狭く、条件の設定
に関して熟練した技能が必要であり、条件設定要
因の多いパルスMIG溶接において、その条件設
定は著しく困難なものとなつて溶接作業能率低下
の一因になつている。ところで通常スプレー移行
アークは電圧が充分であれば完全スプレーアーク
となりアークとしての安定性には問題はないが、
上述のようにこのようなスプレーアークはすみ肉
溶接を行うような場合に溶接速度の低下が大きく
適用範囲が狭いものである。このような完全スプ
レー状態から徐々に電圧を低下させていくと、短
絡が発生するようになり、まず初めに、極めて時
間の短い瞬間的短絡といつてもよい1msec以下の
短絡が始まり、さらに電圧を低下させると、短絡
時間が１〜3msecの明瞭な短絡となり、電圧の低
下次第では3msec以上の長い短絡の発生も見られ
るようになる。このように短絡時間が増加するに
従い炭酸ガス溶接のように溶接速度の向上が可能
となるが、逆にスパツタの発生が多くなりスプレ
ーアークの特長が損われる。したがつて望ましい
短絡時間は1msec以下であり、次いで１〜3msec
の明瞭な短絡の混在する状態となる。3msec以上
の長い短絡は上述のようにスプレーアークの特長
を阻害するものであるから、この発生条件は避け
る必要がある。また溶接品質の点から考えると、
短絡の全く発生しない完全スプレー状態ではアー
ク長さが過大で溶接速度のみならずブローホール
のような欠陥が発生し易い傾向があり、この点で
実用に供されないという欠点を有し、一方、短絡
時間が3msec以上になると溶込み形状の不均一の
原因になりこの状態も溶接条件としては好ましく
ないものである。したがつて、溶接品質から考え
ても短絡混在の条件が最適であるということがで
き、実際の作業において経験に基づきこの最適条
件が選定されているということができる。この溶
接性と短絡状態との関係は、溶接材質を問うもの
でないことも重要な特性である。このようにスプ
レーアークでの短絡の発生と適正溶接条件との間
には密接な関係があり、溶接条件の検出要因とし
て単位時間当りの短絡回数が効果的であるといえ
る。すなわち、従来のようにアーク電圧、あるい
はアーク電流による溶接条件の管理方法では継手
の形状、溶接の姿勢などの諸要因の影響を受け、
極めて多岐に渡る条件表が必要となるものである
から標準的な溶接条件の表示が実際には役に立た
ない現状にある。本発明は以上のような従来のス
プレー移行アーク溶接が有する実際的な問題点に
鑑みて為されたものであり、その目的とするとこ
ろは短絡回数を検出要因として、フイードバツク
制御を基本に溶接条件設定を簡便化すると共に溶
接品質の均質化を図らんとするものである。

以下、本発明を図に基づいて説明すると、第１
図に示すように短絡状態をアーク電圧による短絡
信号で取り込む入力端１は短絡時間を区分する短
絡時間弁別器２に接続されている。この短絡時間
弁別器２で短絡信号を短絡時間1msec以下、１〜
3msec、3msec以上に区別し、各々の短絡信号を
カウンタ３，４，５に入力する。各カウンタ３，
４，５は一定時間内の夫々の短絡回数を計数し、
カウンタ３は1msec以下の短絡が所定の回数以下
であれば、アーク電圧を設定する出力設定部６に
対して一定のアーク電圧低減信号を与え、カウン
タ４は１〜3msecの短絡の短絡回数を計数し、短
絡回数が所定の値以上であつた場合のみ一定のア
ーク電圧増加信号を出力設定部６に与える。ま
た、3msec以上の短絡の発生を計数するカウンタ
５は１回の検出で直ちに上記カウンタ４と同様に
アーク電圧増加信号を出力設定部６に与え、大幅
なアーク電圧上昇が行われる。以上の制御系構成
を用いれば基本的に本発明を実施することが可能
であるが、カウンタ４，５の出力信号はどちらも
アーク電圧増加信号を出力設定部６に与えるの
で、同時にアーク電圧増加信号が出力制御部６に
与えられると、過制御を行う結果となることがあ
る。したがつて、第２図のように選択素子８をカ
ウンタ４，５と出力設定部６との間に設けてカウ
ンタ５は初期的な条件設定を速やかに行うために
アーク起動時に定常状態に達するまでの一定時間
内だけ機能するように限定する方が望ましい。
尚、７は出力端である。

次に本実施例のアーク溶接装置を用いた具体的
な実験例について第３図を参照して説明する。

第３図はスプレー移行アーク溶接を行つた際の
アーク電圧と、短絡時間が1msec以下、１〜
3msec、3msec以上の各々の短絡回数との関係を
実験により求めたものを示している。シールドガ
スはArと20％CO₂との混合ガス、ワイヤは通常
の市販されている直径1.2mmのMAG用ワイヤ、溶
接電流は260A、電極母材間距離が18mmの時の結
果である。

アーク電圧が30V以上では、短絡は発生しない
が30V以下にアーク電圧を下げると、短絡時間が
1msec以下の短絡が発生し、29V以下では１〜
3msecの短絡が発生し、27V以下では3msec以上
の短絡が発生する。各々の短絡回数はアーク電圧
を下げると増大する。我々の実験によれば、アー
ク電圧が28Vのとき、スパツタの少い良好な溶接
結果が得られた。アーク電圧が28Vのとき、短絡
時間が1msec以下の短絡の回数は10回／秒であつ
た。アーク電圧が28Vより高く、短絡時間が
1msec以下の短絡の回数が10回／秒より少ない場
合は、1msecの短絡の回数が10回／秒となる電圧
（28V）までアーク電圧を下げる。

アーク電圧が28Vのとき、短絡時間が１〜
3msecの短絡回数は４回／秒であつた。アーク電
圧が28Vより低く、１〜3msecの短絡の回数が４
回／秒より多い場合は、短絡回数が４回／秒とな
る電圧（28V）までアーク電圧を上げる。

また、アーク電圧が28Vのとき、短絡時間が
3msec以上の短絡は発生しないが、アーク電圧が
27V以下になると3msec以上の短絡が発生する。
この場合は、アーク電圧を1V上げる。

このように異なる短絡時間ごとの短絡回数をカ
ウントして、最適電圧になるようにアーク電圧を
調整することができる。

本発明は以上のようにフイードバツク制御をも
とにスプレー移行アークの条件選択の簡便化を行
なつたので溶接品質の均一化がでなるという利点
があり、短絡の状態を区別して検出すると共に、
これら諸短絡の各々の短絡回数を計数してスプレ
ー移行アークの適正な条件設定制御を行うので、
ワイヤ送給速度を設定するだけで常に適正な溶接
条件が選択され、特にパルスMIGアークなどに
おける条件の設定は飛躍的に簡便化できると共に
溶接材質、継手の形状、溶接の姿勢に影響されな
い安定な溶接品質を得ることができ、溶接能率を
高める特長を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明を実施する短絡回数
処理回路構成のブロツク図、第３図はスプレー移
行アーク溶接を行つた際のアーク電圧と各短絡時
間毎の短絡回数との関係を示す特性図であり、１
は入力端、２は短絡時間弁別器、３，４，５はカ
ウンタ、６は出力設定部、７は出力端、８は選択
素子、９はカウンタブロツクである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スプレー移行アークを用いる消耗ワイヤ溶接
   装置において、溶接中に発生する短絡時間を測定
   してその短絡時間を1msec以下、１〜3msec、
   3msec以上に区分する手段と、前記区分された短
   絡信号を計数するカウンタと、前記1msec以下の
   短絡信号の計数結果（短絡回数）が所定の値以下
   であつた場合、一定のアーク電圧低減信号を出力
   設定部に与える手段と、前記１〜3msecの短絡信
   号の計数結果（短絡回数）が所定の値以上であつ
   た場合一定のアーク電圧増加信号を出力設定部に
   与える手段と、前記3msec以上の短絡信号の計数
   結果（短絡回数）が１回検出されたとき、一定の
   アーク電圧増加信号を出力設定部に与える手段と
   より構成され、且つ前記出力設定部は溶接出力の
   設定を行う機能を具備していることを特徴とする
   アーク溶接装置。