(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接終了時に、ワイヤ先端の溶滴の母材への移行直後あるいは移行時を時間起点として出力電流の積算を開始し、この積算値としきい値とを比較し、積算値がしきい値に到達してから所定時間経過後に溶接出力電圧を停止する消耗電極式アーク溶接機の出力制御方法。
【請求項２】
溶接終了時に 、ワイヤ先端の溶滴の母材への移行直後あるいは移行時を時間起点として出力電流の積算を開始し、この積算値としきい値とを比較し、積算値がしきい値に到達すると所定のパルスピーク電流を所定時間出力してから溶接出力電圧を停止する消耗電極式アーク溶接機の出力制御方法。
【請求項３】
溶接終了時に所定のパルスピーク電流を出力することでワイヤ先端の溶滴が母材へ移行する請求項１または２に記載の消耗電極式アーク溶接機の出力制御方法。
【請求項４】
溶接終了時に短絡が解除されることでワイヤ先端の溶滴が母材へ移行する請求項１または２に記載の消耗電極式アーク溶接機の出力制御方法。
【請求項５】
溶接終了時を判定する溶接終了判定部と、溶接電流を検出する電流検出部と、溶接電圧の瞬時値を検出する溶接電圧検出部と、前記溶接電圧検出部の出力を入力して短絡またはア−クを判定する短絡・ア−ク判定部と、前記溶接終了判定部の出力と前記短絡・ア−ク判定部の出力を入力し、短絡解除後の出力電流を積算する積算部と、しきい値を設定するしきい値設定部と、前記積算部の出力と前記しきい値設定部の出力を入力し、前記積算部の積算値と前記しきい値を比較する比較部と、パルスピ−ク電流及びパルス期間を設定するパルス出力制御部と、溶接出力を制御するスイッチング部と、前記パルス出力制御部からの出力と前記比較部の出力を入力し、前記積算値が前記しきい値に到達した際に前記パルス出力制御部の出力をスイッチング素子に出力する駆動部を前記パルス出力制御部とスイッチング部の間に設け、溶接終了状態時に短絡解除後の出力電流を積算し所定のしきい値に到達するとパルスピ−ク電流を出力し所定のパルス期間通電後に出力を停止する消耗電極式ア−ク溶接機。
【請求項６】
溶接終了時を判定する溶接終了判定部と、溶接電流を検出する電流検出部と、前記溶接終了判定部の出力と前記電流検出部の出力を入力し、前回のパルスピ−ク電流通電後の出力電流を積算する積算部と、しきい値を設定するしきい値設定部と、前記積算部の出力及び前記しきい値設定部の出力を入力とし前記積算部の積算値と前記しきい値を比較する比較部と、パルスピ−ク電流及びパルス期間を設定するパルス出力制御部と、溶接出力を制御するスイッチング部と、パルス出力制御部からの出力と前記比較部の出力を入力し、スイッチング素子を駆動する信号を出力する駆動部を前記パルス出力制御部とスイッチング部の間に設け、前記積算値が前記しきい値に到達した際に、前記駆動部は前記パルス出力制御部からの入力をスイッチング素子に出力し、所定時間経過後に出力を停止する消耗電極式ア−ク溶接機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消耗電極と溶接母材（以下母材と言う。）との間にアークを発生させて溶接を行う消耗電極式アーク溶接機とその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の溶接終了時の出力制御では、ワイヤ送給量の減衰に併せて予め設定した所定期間の間、所定電圧を出力して溶接を制御していた。
【０００３】
図４は従来のア−ク溶接機の構成を示しており、１０１は入力電源で、第１整流部１０２の入力側に接続していた。
【０００４】
この第１整流部１０２の出力側にはスイッチング素子１０３の入力側に接続し、スイッチング素子１０３の出力側に主変圧器１０４の１次側を接続していた。
【０００５】
この主変圧器１０４の２次側には第２整流部１０５の入力側を接続し、この第２整流部１０５の出力側の一端は直流リアクタ１０６の一端に接続して、この直流リアクタ１０６他端と第２整流部１０５の他端を溶接出力にしていた。
【０００６】
この溶接出力の一端には、ワイヤ送給装置１０７、トーチ１０８、ワイヤ１０９を順次接続し、溶接出力の他端には母材１１０を接続していた。
【０００７】
そして、溶接起動設定部１１１の信号を溶接終了判定部１１２に入力し、この溶接終了判定部１１２からの信号を計数部１１３に入力し、この計数部１１３の信号を駆動部１１４に入力していた。
【０００８】
駆動部１１４には出力制御部１１５の信号も入力しており、駆動部１１４の出力は制御信号としてスイッチング素子１０３に入力していた。
【０００９】
そして、溶接起動設定部１１１からの信号により、溶接終了判定部１１２で溶接終了時を判定し、前記溶接終了判定部４の出力により溶接起動信号がＯＦＦになる時点を起点として、予め設定した所定時間が経過した時に所定時間経過信号を計数部１１３から駆動部１１４へ出力し、駆動部１１４は前記所定時間経過信号が入力されると前記出力制御部１１５からの入力をスイッチング素子８へ出力することを停止し、溶接出力を停止するようにしていた。
【００１０】
溶接終了時は、ワイヤ送給を停止させると同時に、ワイヤ送給量に停止するまでの過渡特性に併せて溶接出力制御を行う。
【００１１】
この場合、次のア−クスタ−ト時にワイヤ先端の球滴が円滑に溶融し母材に移行するために、ワイヤ先端の球滴が極端に大きくなることを防止していた。
【００１２】
しかし、球滴を小さく（ワイヤ径）するために溶接終了時の出力電圧を低く出力しすぎると、ワイヤと母材が接続状態（以下スティックという）となることがあり、ある程度の大きさ（ワイヤ径の約１．２〜１．８倍）を確保しなければならかった。
【００１３】
この場合、ワイヤ先端の球滴径はワイヤ径の約１．２〜１．８倍となるので、ワイヤの成分に含まれるＳｉ、Ｃｒ等の酸化物が球滴表面に形成される。
【００１４】
この酸化物は絶縁物のため、次のア−クスタ−ト時にア−クの発生を妨げ、ア−クスタ−ト失敗となり、ライン停止の要因となっている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の出力制御では、ワイヤ先端部の球滴径をワイヤ径の約１．２〜１．８倍と比較的大きな径に制御し、ワイヤ径の約１．０〜１．２倍の小さい径にばらつき無く制御することはできず、球滴表面に形成される酸化物の量を抑制することはできなかった。
【００１６】
この酸化物量は、溶融されるワイヤ量に比例するため、溶融するのに伴い酸化物量は増加する。
【００１７】
本発明は上記の課題を解決するもので、酸化物量を抑制でき、良好なアークスタートを行うことができる消耗電極式ア−ク溶接機とその制御方法を提供することを目的とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の本発明は、溶接終了時に、ワイヤ先端の溶滴の母材への移行直後あるいは移行時を時間起点として出力電流の積算を開始し、この積算値としきい値とを比較し、積算値がしきい値に到達してから所定時間経過後に溶接出力電圧を停止する消耗電極式アーク溶接機の出力制御方法である。
【００１９】
請求項２記載の本発明は、溶接終了時に 、ワイヤ先端の溶滴の母材への移行直後あるいは移行時を時間起点として出力電流の積算を開始し、この積算値としきい値とを比較し、積算値がしきい値に到達すると所定のパルスピーク電流を所定時間出力してから溶接出力電圧を停止する消耗電極式アーク溶接機の出力制御方法である。
【００２０】
請求項３記載の本発明は、溶接終了時に所定のパルスピーク電流を出力することでワイヤ先端の溶滴が母材へ移行する消耗電極式アーク溶接機の出力制御方法である。
【００２１】
請求項４記載の本発明は、溶接終了時に短絡が解除されることでワイヤ先端の溶滴が母材へ移行する消耗電極式アーク溶接機の出力制御方法である。
【００２３】
請求項５記載の本発明は、溶接終了時を判定する溶接終了判定部と、溶接電流を検出する電流検出部と、溶接電圧の瞬時値を検出する溶接電圧検出部と、前記溶接電圧検出部の出力を入力して短絡またはア−クを判定する短絡・ア−ク判定部と、前記溶接終了判定部の出力と前記短絡・ア−ク判定部の出力を入力し、短絡解除後の出力電流を積算する積算部と、しきい値を設定するしきい値設定部と、前記積算部の出力と前記しきい値設定部の出力を入力し、前記積算部の積算値と前記しきい値を比較する比較部と、パルスピ−ク電流及びパルス期間を設定するパルス出力制御部と、溶接出力を制御するスイッチング部と、前記パルス出力制御部からの出力と前記比較部の出力を入力し、前記積算値が前記しきい値に到達した際に前記パルス出力制御部の出力をスイッチング素子に出力する駆動部を前記パルス出力制御部とスイッチング部の間に設け、溶接終了状態時に短絡解除後の出力電流を積算し所定のしきい値に到達するとパルスピ−ク電流を出力し所定のパルス期間通電後に出力を停止する消耗電極式ア−ク溶接機である。
【００２４】
請求項６記載の本発明は、溶接終了時を判定する溶接終了判定部と、溶接電流を検出する電流検出部と、前記溶接終了判定部の出力と前記電流検出部の出力を入力し、前回のパルスピ−ク電流通電後の出力電流を積算する積算部と、しきい値を設定するしきい値設定部と、前記積算部の出力及び前記しきい値設定部の出力を入力とし前記積算部の積算値と前記しきい値を比較する比較部と、パルスピ−ク電流及びパルス期間を設定するパルス出力制御部と、溶接出力を制御するスイッチング部と、パルス出力制御部からの出力と前記比較部の出力を入力し、スイッチング素子を駆動する信号を出力する駆動部を前記パルス出力制御部とスイッチング部の間に設け、前記積算値が前記しきい値に到達した際に、前記駆動部は前記パルス出力制御部からの入力をスイッチング素子に出力し、所定時間経過後に出力を停止する消耗電極式ア−ク溶接機である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明における実施の形態例のア−ク溶接条件入力装置の構成を示すブロック図である。
【００２６】
１は商用電源などの入力電源で、第１整流部２の入力側に接続している。
【００２７】
この第１整流部２の出力側はスイッチング素子３の入力側に接続し、スイッチング素子３の出力側に主変圧器４の１次側を接続している。
【００２８】
この主変圧器４の２次側には第２整流部５の入力側を接続し、この第２整流部５の出力側の一端は直流リアクタ６の一端に接続して、この直流リアクタ６他端と第２整流部５の他端を溶接出力にしている。
【００２９】
この溶接出力の一端には、ワイヤ送給装置７、トーチ８、ワイヤ９を順次接続し、溶接出力の他端には母材１０を接続している。
【００３０】
そして、溶接起動設定部１１の信号を溶接終了判定部１２に入力し、この溶接終了判定部１２からの信号を計数部１３に入力し、この計数部１３の信号を駆動部１４に入力している。
【００３１】
駆動部１４には出力制御部１５の信号も入力しており、駆動部１４の出力は制御信号としてスイッチング素子３に入力している。
【００３２】
なお、溶接出力間には溶接電圧検出部１６を設けており、この溶接電圧検出部１６の出力信号を短絡・アーク判定部１７に入力している。
【００３３】
そして、この短絡・アーク判定部１７の出力は、計数部１３に入力している。
【００３４】
次に本実施の形態における特徴点の動作について説明する。
【００３５】
溶接起動設定部１１の信号により溶接終了判定部１２で溶接終了時を判定する。
【００３６】
溶接電圧検出部１６で溶接電圧の瞬時値を検出し、この溶接電圧検出部１６の出力を短絡・ア−ク判定部１７に入力して短絡またはア−クを判定し、前記溶接終了判定部１２の出力と前記短絡・ア−ク判定部１の出力を計数部１３に入力し、溶接終了時に発生する短絡が解除された時点を時間起点として所定時間経過後に溶接出力を停止する信号を駆動部１４に出力するようにしている。
【００３７】
駆動部１４では、出力制御部１５からの溶接出力を制御する信号と、前記計数部１３の信号を入力し、前記計数部１３から出力停止信号を入力したときに、前記出力制御部１５からの入力信号をスイッチング素子３に出力するのを停止するようにしている。
【００３８】
このように本実施の形態例では、溶接終了時の短絡解除時を時間起点として所定時間経過後に溶接出力を停止するようにしている。
【００３９】
なお、溶接終了時の短絡解除信号（ア−ク発生信号）が前記計数部１３に入力されると、前記計数部１３では短絡解除時を時間起点として予め設定した所定時間出力する。
【００４０】
この所定時間は０でも良いし０〜数ｍｓｅｃと設定しても良い。
【００４１】
その後、出力停止信号を前記駆動部３に出力し出力を停止する。
【００４２】
これにより、ワイヤ先端部の溶滴が移行したことを検出して出力を停止するため球滴表面に形成される酸化物量を抑制できワイヤ先端の球滴径はワイヤ径の約１．０〜１．２倍と小さく、かつばらつきを抑制できるので、次のア−クスタ−トの失敗を抑制できる。
【００４３】
（実施の形態２）
図２は本発明における第２の実施の形態例のア−ク溶接条件入力装置の構成を示すブロック図である。
【００４４】
１は商用電源などの入力電源で、第１整流部２の入力側に接続している。
【００４５】
この第１整流部２の出力側はスイッチング素子３の入力側に接続し、スイッチング素子３の出力側に主変圧器４の１次側を接続している。
【００４６】
この主変圧器４の２次側には第２整流部５の入力側を接続し、この第２整流部５の出力側の一端は直流リアクタ６の一端に接続して、この直流リアクタ６他端と第２整流部５の他端を溶接出力にしている。
【００４７】
この溶接出力の一端には、ワイヤ送給装置７、トーチ８、ワイヤ９を順次接続し、溶接出力の他端には母材１０を接続している。
【００４８】
そして、溶接起動設定部１１の信号を溶接終了判定部１２に入力し、この溶接終了判定部１２からの信号を計数部１３に入力し、この計数部１３の信号を駆動部１４に入力している。
【００４９】
駆動部１４には、パルスピ−ク電流及びパルス期間を設定するパルス出力制御部１８の信号も入力しており、駆動部１４の出力は制御信号としてスイッチング素子３に入力している。
【００５０】
次に本実施の形態における特徴点の動作について説明する。
【００５１】
溶接起動設定部１１の信号により溶接終了判定部１２で溶接終了時を判定する。
前記溶接終了判定部１２の出力を計数部１３に入力し、計数部１３は溶接終了時から所定時間経過すると信号を前記駆動部１４に出力し、駆動部１４では、パルス出力制御部１８からのパルスピ−ク電流及びパルス期間を設定した信号と、前記計数部１３の信号を入力し、前記計数部１３から出力停止信号（溶接終了時）を入力してから所定時間経過後に、前記パルス出力制御部１８からの入力信号をスイッチング素子３に出力するようにしている。
【００５２】
このように前記パルス出力制御部１８の出力に応じた所定のパルスピ−ク電流を所定時間出力し、ワイヤ先端の溶滴を母材に移行させた後、出力を停止することにより、ワイヤ先端部の溶滴が移行したことを検出して出力を停止するため球滴表面に形成される酸化物量を抑制できワイヤ先端の球滴径はワイヤ径の約１．０〜１．２倍と小さくかつばらつきを抑制できるので、次のア−クスタ−トの失敗を抑制できる。
【００５３】
（実施の形態３）
図３は本発明における第３の実施の形態例のア−ク溶接条件入力装置の構成を示すブロック図である。
【００５４】
上述した各実施の形態例と同じ構成については、同一符号を付けて、その説明を省略する。
【００５５】
本実施の形態例で特徴的な構成について説明する。
【００５６】
溶接終了時を判定する溶接終了判定部１２と、溶接電流を検出する電流検出部２１と、溶接電圧の瞬時値を検出する溶接電圧検出部１６と、前記溶接電圧検出部１６の出力から短絡またはア−クを判定する短絡・ア−ク判定部１７と、前記溶接終了判定部１２の出力と前記短絡・ア−ク判定部１７と電流検出部２１の出力をそれぞれ入力し、短絡解除後の出力電流を積算する積算部１９と、しきい値を設定するしきい値設定部２０と、前記積算部１９の出力と前記しきい値設定部２０の出力を入力し、前記積算部１９の積算値と前記しきい値を比較する比較部２２と、パルスピ−ク電流及びパルス期間を設定するパルス出力制御部１８と、前記パルス出力制御部１８からの出力と前記比較部２２の出力を入力とし、前記積算値が前記しきい値に到達すると前記パルス出力制御部１８の出力をスイッチング素子３に駆動信号として出力する駆動部１４を設け、溶接終了状態時に短絡解除信号が前記積算部１９に入力されると出力電流の積算を開始し、この積算値が前記しきい値設定部２０の出力に到達すると、比較部２２はパルス出力制御部１８からの出力をスイッチング素子３に伝達する信号を駆動部１４に出力するようにした点が特徴である。
【００５７】
出力電流の積算値はワイヤ先端の溶滴の大きさに比例するので所定のしきい値つまり溶滴が所定の大きさに到達すると所定のパルスピ−ク電流を所定時間出力し溶滴を移行させ出力を停止する。
【００５８】
これにより、ワイヤ先端部の溶滴が移行したことを検出して出力を停止するため球滴表面に形成される酸化物量を抑制できワイヤ先端の球滴径はワイヤ径の約１．０〜１．２倍と小さくかつばらつきを抑制できるので、次のア−クスタ−トの失敗を抑制できる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、ワイヤ先端部の溶滴が移行させた直後に出力を停止するため、溶接終了後に球滴表面に形成される酸化物量を抑制でき、ワイヤ先端に形成される球滴径はワイヤ径の約１．０〜１．２倍と小さくかつばらつきを抑制できるので良好なア−クスタ−トを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施に形態例に関するアーク溶接条件入力装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の第２の実施に形態例に関するアーク溶接条件入力装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の第３の実施に形態例に関するアーク溶接条件入力装置の構成を示すブロック図
【図４】従来のアーク溶接条件入力装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１  入力電源
２  第１整流部
３  スイッチング素子
４  主変圧器
５  第２整流部
６  直流リアクタ
７  ワイヤ送給装置
８  ト−チ
９  ワイヤ
１０  母材
１１  溶接起動設定部
１２  溶接終了判定部
１３  計数部
１４  駆動部
１５  出力制御部
１６  溶接電圧検出部
１７  短絡・ア−ク判定部
１８  パルス出力設定部
１９  積算部
２０  しきい値設定部
２１  電流検出部
２２  比較部
【図１】
0003951627.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003951627.tif 000005