JPH0761543B2 - 交流ア−ク溶接電源 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はアーク溶接機、特に表面に強力な酸化被膜を有
するアルミニユーム系の被溶接物のアーク溶接に好適な
交流アーク溶接機に関するものである。

従来の装置 第３図は従来の極性切替の可能な交流アーク溶接電源の
接続図である。同図において１は定電流特性の直流電源
であり、例えば図示しない商用交流電源から電力を得て
アーク溶接に適した電圧に交換した後に整流し、出力電
流を基準信号に応じた一定値に保つよう制御する公知の
直流電源が用いられる。2aないし2dはブリツジ接続され
たトランジスタなどのスイツチング素子であり、図示の
ようにブリツジ回路の直流端子側を入力端子として直流
電源１の出力端子に接続し、交流端子側を出力端子とし
て電極３および被溶接物４に接続する。６はブリツジ接
続されたスイツチング素子2aないし2dのうち対となる2
a,2bまたは2c,2dをそれぞれ同時にON−OFF制御し正極性
出力（被溶接物４が正電位の出力）または逆極性出力
（電極３が正電位の出力）に切替えるための信号S_pを供
給する正逆期間設定回路であり、正極性期間T_spは可変
抵抗器VR_spでまた逆極性期間T_Rpは可変抵抗器VR_Rpで設
定するくりかえしタイマ回路が利用できる。７および８
はそれぞれ正極性期間の出力電流値および逆極性期間の
出力電流値を定めるための基準信号I_r1,I_r2を出力する
基準信号設定器であり、それぞれ直流電源E₁,E₂と可変
抵抗器VR₁,VR₂から構成されている。９はアナログスイ
ツチからなる基準信号切替回路であり、正逆期間設定回
路６の出力信号S_Pによつて基準信号設定器７または８の
いずれかの出力を出力電流基準信号I_rとして直流電源１
に供給する。10は正逆期間設定回路６の出力信号S_pを入
力とし入力信号に応じてスイツチング素子2a,2bまたは2
c,2dのいずれかを導通させるためのスイツチング素子駆
動回路である。

同図の装置においては正極性時にはその期間を可変抵抗
器VR_spで、電流値を基準信号設定器７の出力I_r1で、ま
た逆極性時にはその期間を可変抵抗器VR_Rpで、電流値を
基準信号設定器８の出力I_r2でそれぞれ独立して設定す
るものである。

発明が解決しようとする問題点 従来の装置は上記のように構成されているので、正極性
電流と逆極性電流とが独立して調整されることになる。
これに対して必要な溶接品質を得るための溶け込み深さ
は正極性電流によつてほぼ定まり、また被溶接物の表面
酸化被膜が除去される範囲（いわゆるクリーニング幅）
は逆極性電流値に依存することが知られている。即ち、
本発明者らの実験によると正極性期間の長さをT_sp、逆
極性期間の長さをT_Rpとし、また正極性および逆極性の
電流がほぼ矩形波に近い波形で各期間の波高値をI_spお
よびI_Rpであるときビード幅B_wは であり、またこのときに得られるクリーニング幅C_wは （但し１≦ｎ≦3,k₁およびk₂は溶接条件によつて定まる
比例定数） で定まることが判つた。またビード幅B_Wに対して必要な
クリーニング幅C_wはこれにより広いことが必須であり、
このビード幅B_wに余裕幅C_oを加えた値（但しC_Oはビード
幅にほぼ無関係に一定の値）であるから C_W＝B_W＋C_O ………（３） したがつて上記（１），（２），（３）式より必要な逆
極性電流は （但し、K₁＝C_o/k₂、K₂＝k₁/k₂） となる。このように正逆両極性における適正電流値は、
相互に密接な関係を有しており、いずれが過不足であつ
ても要求される品質の溶接結果は得られないことにな
る。それ故、上記従来装置においては調整が容易でな
く、作業者による個人差も大きくなりがちであつた。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記の従来装置の問題点を解決するために２
組設けるべき出力電流を定めるための基準信号発生回路
のうち逆極性期間の電流を定めるための基準信号を正極
性期間の電流を定めるための基準信号発生回路の出力信
号を入力とし、入力信号に応じた信号を発生する関数発
生器によつて構成し、この２つの基準信号発生回路の出
力信号によつて正逆両極性時の出力電流を決定するよう
にしたものである。

作用 本発明においては、関数発生器として正極性電流値と逆
極性電流値とが要求されるアーク溶接結果が得られる上
記（４）式の関係になるように選定しておくことによつ
て１個の電流設定器の操作によつて、正逆両極性の電流
値が最適の関係となるように自動設定される。

実施例 第１図に本発明の実施例を示す。第１図は第３図の従来
装置のうち逆極性時の出力電流を設定するための基準信
号設定器８に代えて第１の基準信号発生回路11の出力I
_r1および正逆期間設定回路６の出力を入力とし、 但し、K₁,K₂はあらかじめ定めた定数、 また１≦ｎ≦３ を出力する関数発生器からなる第２の基準信号発生回路
12を設けたものであり、他は第３図と同様であるので同
機能のものには同符号を付してある。上記のような信号
を得るための関数発生器はオペアンプを用いた加算係数
器と乗算器（例えば米国テレダイン社の製品No.4452の
乗算／除算用集積回路）を組合せることで容易に実現で
きる。

なお実際の溶接においてはこれらの各要素I_sp,T_Sp,T_Rp
をすべて可変にすると制御が甚しく難しくなるばかりで
なく条件の選定にも混乱を生じる原因となる。また溶接
部の加熱、冷却の周期的な制限から極性切替の周期は一
定以下にすることが必要であり、あまり長くはできな
い。したがつて極性切替周期およびその中での正極性期
間、逆極性期間の各適正長さは、比較的狭い範囲に限定
されてしまうことになる。それ故各極性期間T_SpおよびT
_Rpを略一定のものとすれば電流は先の式において、 となるので I_r2＝（Ａ＋Ｂ・I_r1）^1/n の式によって限定してもよいことになる。さらに上記式
1/nも被溶接物が定まれば適合する正極性溶接電流I_spの
範囲も狭い範囲であるのでｎ＝１としてもｎ＝２または
ｎ＝３と実質的には溶接結果に大差は生じない程度の差
となる。したがつて関数発生器として さらにはI_r2＝ａ・I_r1＋ｂのような単純な演算を行う回
路を用いても実用上問題となることが少ない。

このように、同図の実施例においては、第１の基準信号
発生回路11の出力を調整して所要の正極性電流を得るよ
うに設定することにより、この正極性電流値に対して適
する値の逆極性電流が得られる基準信号I_r2が第２の基
準信号発生回路12から得られる。このようにして得られ
た基準信号I_r1とI_r2とが正逆期間設定回路６の出力spに
応じて切替わる基準信号切替回路９を経て直流電源１に
出力電流を定める基準信号I_rとして供給される。したが
つて電極３と被溶接物４とには第１の基準信号発生回路
11の出力信号I_r1によつて定まる値の正極性電流が可変
抵抗器VR_spにて設定された期間だけスイツチング素子2
a,2bが導通して流れ、次に第１の基準信号発生回路11の
出力信号を入力としてこれに関連した信号を出力する第
２の基準信号発生回路12の出力信号I_r2によつて定まる
値の逆極性電流が可変抵抗器VR_Rpによつて設定された期
間だけスイツチング素子2c,2dが導通して流れることを
くりかえす。

なお同一の正極性電流に対しても被溶接物の材質や使用
するシールドガス、電極直径などによつて逆極性電流の
適値が異なるので第２の基準信号発生回路12としては第
１図に示した実施例のように単一の関数発生器ではまか
ない切れないときがある。このような問題を解決するた
めには第２の基準信号発生回路に複数の関数発生器を設
けておき、これら複数の関数発生器を必要に応じて切替
えるようにすればよい。第２図はこのようにした本発明
の実施例を示す接続図である。同図は第１図に示した実
施例のうち第２の基準信号発生回路12を変更したもので
あり、それぞれ特性の異なる関数を発生する関数発生器
101aないし101cとこれらの関数発生器の出力のいずれか
を選択して第２の基準信号発生回路の出力I_r2として出
力する切替スイツチ102とによつて構成されている。同
図の実施例においては切替スイツチ102の各端子に相当
するノツチ部分に適合する被溶接物の材質やシールドガ
スの種類を表示すればす溶接条件の設定が便利となる。
特に関数発生器として前述のようにI_r1に単なる係数を
乗じた信号を出力するものを用いるときにはこの方法が
実際に必要な信号との差を補うことができるので有利で
ある。

さらに第１図において関数発生器に特性の可変のものを
用いても同様の機能が得られる。

なお上記においては、いづれも正極性電流設定信号を第
１の基準信号発生回路７から得、また逆極性電流設定信
号を第２の基準信号発生回路から得たが、これらの関係
は逆にしてもよいことはもちろんである。

また逆極性電流I_Rpの最大値は使用する直流電源によつ
て定まる上限値がある。このため設定する逆極性期間T
_Rpの値が小さいときには前述の（４）式に見合う逆極性
電流が得られないことが発生する。この場合には逆極性
電流が上限に達した後にクリーニング幅の不足分を逆極
性期間T_Rpを長くすることによつて補えばよい。

発明の効果 本発明は、上記の通りであるので必要な溶け込みを得る
ための正極性電流を設定するだけでこれに必要なクリー
ニング幅を得るための逆極性電流が自動的に設定される
ことになり、操作が簡単になり、誤設定がなくなるので
優れた溶接効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す接続図、第２図は別の実
施例を示す接続図、第３図は従来の装置の例を示す接続
図である。 １……直流電源、2a〜2d……スイツチング素子、６……
正逆期間設定回路、９……基準信号切替回路、11……第
１の基準信号発生回路、12……第２の基準信号発生回
路、101a〜101c……関数発生器、102……切替スイツ
チ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土井 敏光 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 (56)参考文献 実開 昭61−92463（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−179978（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】供給される基準信号に応じた定電流を出力
   する直流電源と、前記直流電源の出力を正極性および逆
   極性に切替えて出力端子に伝達するためのブリッジ接続
   されたスイッチング素子からなる極性切替回路と、前記
   極性切替回路に正逆両極性期間を定める極性切替信号を
   与える正逆期間設定回路と、正極性期間における出力電
   源を定めるための第１の基準信号発生回路と、前記第１
   の基準信号発生回路の出力I_r1と前記正逆両極性期間設
   定信号発生回路の正極性期間信号T_SPと逆極性期間信号T
   _RPとを入力として信号 （ただし、K₁、K₂は予め定められた定数、また１≦ｎ≦
   ３） を発生する関数発生器からなる逆極性期間における出力
   電流値を定めるための第２の基準信号発生回路と、前記
   極性切替信号に同期して前記直流電源に前き第１または
   第２の基準信号発生回路の出力信号を切替えて基準信号
   として供給するための基準信号切替回路とを具備した交
   流アーク溶接電源
2. 【請求項２】前記関数発生器は、適用する溶接条件によ
   って比例定数K₁,K₂が異なる関数を発生する複数の関数
   発生器からなり、溶接条件に応じて前記複数の関数発生
   器を切替えて出力する特許請求の範囲第１項に記載の交
   流アーク溶接電源。