JP5877316B2 - AC arc welding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、逆極性と正極性とを交互に繰り返してアーク溶接を行う交流アーク溶接装置に関する。 The present invention relates to an AC arc welding apparatus that performs arc welding by alternately repeating reverse polarity and positive polarity.
近年、環境への配慮から軽量かつリサイクル性に優れたアルミニウム材やマグネシウム材が建造物や車両等で多く利用され、その接合に交流アーク溶接装置が多く利用されている。交流アーク溶接装置は、逆極性と正極性とを交互に繰り返してアーク溶接を行うものである(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, aluminum materials and magnesium materials, which are lightweight and excellent in recyclability, are widely used in buildings and vehicles due to environmental considerations, and AC arc welding apparatuses are often used for joining them. The AC arc welding apparatus performs arc welding by alternately repeating reverse polarity and positive polarity (see, for example, Patent Document 1).
特に、大型建造物を生産する作業現場では、溶接装置を溶接作業場の近傍に配置できないことから、溶接トーチや母材ケーブルを延長する必要がある。溶接トーチや母材ケーブルを延長した結果、溶接負荷側のインダクタンスが増加し、交流溶接の極性反転の時のスイッチングの時に発生するサージ電圧で2次インバータを構成する半導体素子が破損するといった問題があった。 In particular, at work sites that produce large buildings, it is necessary to extend the welding torch and the base material cable because the welding apparatus cannot be disposed in the vicinity of the welding work site. As a result of extending the welding torch and the base metal cable, the inductance on the welding load side increases, and the semiconductor element constituting the secondary inverter is damaged by the surge voltage generated at the time of switching at the time of polarity reversal of AC welding. there were.
そのため、従来から、半導体保護のため、極性反転発生前に、低い電流(例えば、100A以下)を通電した後に、極性反転のスイッチングを行い、発生するサージ電圧を低く抑える対策が実施されてきた。 Therefore, conventionally, in order to protect the semiconductor, measures have been taken to suppress the generated surge voltage by switching the polarity inversion after supplying a low current (for example, 100 A or less) before the polarity inversion occurs.
図6から図8を用いて、従来から慣用されている交流アーク溶接装置の動作に関して説明する。図6は従来の交流アーク溶接装置の概略構成を示す図、図7A、図7Bは、従来の交流アーク溶接装置における溶接電流波形の時間変化を示す図、図8A、図8Bは、従来の交流アーク溶接装置に溶接トーチを接続した状態を示す図である。図6のように構成された交流アーク溶接装置について、図7A、図7Bを用いてその動作を説明する。以下、逆極性期間と正極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う非消耗電極式の交流アーク溶接装置を用いた例にて説明する。 The operation of a conventional AC arc welding apparatus conventionally used will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional AC arc welding apparatus, FIGS. 7A and 7B are diagrams showing a temporal change of a welding current waveform in the conventional AC arc welding apparatus, and FIGS. 8A and 8B are conventional AC currents. It is a figure which shows the state which connected the welding torch to the arc welding apparatus. About the alternating current arc welding apparatus comprised like FIG. 6, the operation | movement is demonstrated using FIG. 7A and FIG. 7B. Hereinafter, an example using a non-consumable electrode type AC arc welding apparatus that performs welding by alternately repeating the reverse polarity period and the positive polarity period will be described.
図6と図8A、図8Bにおいて、交流アーク溶接装置1は、溶接出力部2と、溶接制御部3と、算出部4と、交流周波数設定部7と、逆極性期間設定部8と、記憶部16と、を備えている。そして、交流アーク溶接装置1は、ケーブル1aを介して第1の溶接トーチ10または第2の溶接トーチ13を駆動することにより、電極9から母材12に対してアーク11を発生させて溶接を行う。なお、図8Aは、交流アーク溶接装置1に第1の溶接トーチ10を接続した例を示している。図8Bは、図8aに示される第1の溶接トーチ10のケーブル1aよりも、長さが長いケーブル1aを備えた第2の溶接トーチ13を交流アーク溶接装置1に接続した例を示している。
6, 8 </ b> A, and 8 </ b> B, the AC
また、図7A、図7Bにおいて、T1は交流周波数F1の周期、RENは逆極性期間、R5は正極性ベース期間、R6は逆極性ベース期間、IENPは正極性ピーク電流、IEPPは逆極性ピーク電流、IENBは正極性ベース電流、IEPBは逆極性ベース電流、IEN3は極性反転前の溶接電流(第2の溶接用トーチ13接続時の正極性期間における極性反転前の溶接電流)、IEP3は極性反転前の溶接電流(第2の溶接用トーチ13接続時の逆極性期間における極性反転前の溶接電流)である。
7A and 7B, T1 is the period of the AC frequency F1, REN is the reverse polarity period, R5 is the positive polarity base period, R6 is the reverse polarity base period, IENP is the positive polarity peak current, and IEPP is the reverse polarity peak current. , IENB is a positive base current, IEPB is a reverse polarity base current, IEN3 is a welding current before polarity reversal (welding current before polarity reversal in the positive polarity period when the
図6において、交流アーク溶接装置1の溶接出力部2は、外部から給電される商用電源(例えば、3相200V等)を入力とし、溶接制御部3からの出力に基づいて1次インバータ動作及び2次インバータ動作を行い、正極性と逆極性とを適正に切り替えて、実際に行う溶接に適した溶接電圧や溶接電流を出力する。
In FIG. 6, the
1次インバータは、通常、PWM(Pulse Wide Modulation)動作により駆動される、図示しないIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)や、1次整流ダイオードや、平滑用電解コンデンサや、電力変換用変圧器等で構成される。 The primary inverter is usually composed of an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) (not shown), a primary rectifier diode, a smoothing electrolytic capacitor, a power conversion transformer, etc., which are driven by PWM (Pulse Wide Modulation) operation. Is done.
また、2次インバータは、通常、図示しないIGBTを用いたハーフブリッジやフルブリッジで構成され、出力極性を切り替える。 Further, the secondary inverter is usually constituted by a half bridge or a full bridge using an IGBT (not shown) and switches the output polarity.
ここで、正極性とは、アークプラズマ中の電子の移動方向が、電極9から母材12へ移動する現象であって、電極9がマイナスであり、母材がプラスの場合をいう。また、逆極性とは、アークプラズマ中の電子の移動方向が、母材12から電極9へ移動する現象であって、電極9がプラスであり、母材12がマイナスの場合をいう。
Here, the positive polarity is a phenomenon in which the moving direction of electrons in the arc plasma moves from the
CPU等で構成される交流周波数設定部7は、交流周波数F1(例えば、70Hz)を設定するためのものであり、算出部4へ出力する。CPU等で構成される逆極性期間設定部8は、逆極性期間を設定するためのものであり、算出部4へ出力する。
The AC frequency setting unit 7 constituted by a CPU or the like is for setting an AC frequency F1 (for example, 70 Hz), and outputs it to the
逆極性期間は、一般的にはクリーニング期間ともよばれ、例えば、交流周期全期間に対する逆極性期間の比率である逆極性比率(例えば、30%等)が設定され、この逆極性比率に基づいて決定される。 The reverse polarity period is generally called a cleaning period. For example, a reverse polarity ratio (for example, 30%) that is a ratio of the reverse polarity period to the entire AC cycle period is set, and is determined based on the reverse polarity ratio. Is done.
CPU等で構成される記憶部16は、正極性ベース比率と、逆極性ベース比率との組み合わせを記憶しており、記憶している内容を算出部4へ出力する。ここで、正極性ベース比率は、正極性期間における極性反転前に、ピーク電流よりも低いベース電流を通電する期間の正極性期間に対する比率である。また、逆極性ベース比率は、逆極性期間における極性反転前に、ピーク電流よりも低いベース電流を通電する期間の逆極性期間に対する比率である。
The
CPU等で構成される算出部4は、交流周波数F1と、逆極性期間と、正極性ベース比率と、逆極性ベース比率と、を用いて、正極性ピーク期間、正極性ベース期間、逆極性ピーク期間および逆極性ベース期間を算出し、溶接制御部3へ出力する。ここで、交流周波数F1は、交流周波数設定部7により出力される。逆極性期間は、逆極性期間設定部8により出力される。正極性ベース比率と逆極性ベース比率は、組み合わせ記憶部16により出力される。
The
溶接制御部3は、算出部4の出力する各期間に基づき、正極性ピーク期間中は正極性ピーク電流を、正極性ベース期間中は正極性ピーク電流よりも低い正極性ベース電流を出力するように、出力指令信号を溶接出力部2へ出力する。また、溶接制御部3は、算出部4の出力する各期間に基づき、逆極性ピーク期間中は逆極性ピーク電流を、逆極性ベース期間中は逆極性ピーク電流よりも低い逆極性ベース電流を出力するように、出力指令信号を溶接出力部2へ出力する。
The
溶接出力部2は、この出力指令信号に基づいて出力制御を行う。溶接出力部2は、2次インバータの動作により、正極性期間中は正極性期間として動作し、電極9から母材12へ電子が移動する方向に出力極性を切り替える。また、逆極性期間中は、逆極性期間として動作し、母材12から電極9へ電子が移動する方向に出力極性を切り替える。また、溶接出力部2は、1次インバータの動作により、正極性ピーク期間中は正極性ピーク電流(例えば、400A)を出力し、正極性ベース期間中は正極性ベース電流(例えば100A)を出力する。また、溶接出力部2は、1次インバータの動作により、逆極性ピーク期間中は逆極性ピーク電流(例えば、−400A)を出力し、逆極性ベース期間中は逆極性ベース電流(例えば、−100A)を出力する。
The
溶接出力部2が出力する溶接電流や溶接電圧は、第1の溶接トーチ10あるいは第2の溶接トーチ13に給電され、タングステン等で構成される電極9の先端とアルミニウム材等である母材12との間にアーク11を発生し、交流アーク溶接を行う。
The welding current and welding voltage output by the
次に、図7Aを用いて、第1の溶接用トーチ10を接続した時の溶接電流波形の時間変化について説明する。
Next, the time change of the welding current waveform when the
算出部4は、交流周波数F1(例えば、70Hz)の周期T1と、逆極性期間REN(逆極性比率が、例えば30%)と、正極性ベース比率R1(例えば、5%)と、逆極性ベース比率R2(例えば、11%)とを用いて、正極性ピーク期間(例えば、9.5msec)と、正極性ベース期間(例えば、0.5msec)と、逆極性ピーク期間(例えば、3.81msec)と、逆極性ベース期間(例えば、0.47msec)を算出する。
The
図7Aに示すように、正極性期間において、正極性ピーク期間が完了して正極性ベース期間に移行した時を考える。この時に、溶接電流は、その電流値が、正極性ピーク電流IENP(例えば、400A)から正極性ベース電流IENB(例えば、100A)まで低下する。そして、正極性ベース期間が終了すると、溶接電流波形は逆極性期間に移行する。 As shown in FIG. 7A, consider the time when the positive polarity peak period is completed and the positive polarity base period is started in the positive polarity period. At this time, the current value of the welding current decreases from a positive peak current IENP (for example, 400 A) to a positive base current IENB (for example, 100 A). When the positive polarity base period ends, the welding current waveform shifts to the reverse polarity period.
また、逆極性期間において、逆極性ピーク期間が完了して逆極性ベース期間に移行した時を考える。この時に、溶接電流は、逆極性ピーク電流IEPP(例えば、−400A)から逆極性ベース電流IEPB(例えば、−100A)まで低下する。そして、逆極性ベース期間が終了すると、溶接電流波形は正極性期間に移行する。 In the reverse polarity period, consider the case where the reverse polarity peak period is completed and the period shifts to the reverse polarity base period. At this time, the welding current decreases from the reverse polarity peak current IEPP (for example, −400 A) to the reverse polarity base current IEPB (for example, −100 A). When the reverse polarity base period ends, the welding current waveform shifts to the positive polarity period.
上述のように、極性反転前に、正極性ピーク電流IENPから正極性ベース電流IENBまで溶接電流が低下する、あるいは、極性反転前に、逆極性ピーク電流IEPPから逆極性ベース電流IEPBまで溶接電流が低下する。この溶接電流の低下により、極性反転の際の2次インバータのスイッチングにより発生するサージ電圧は低く抑えられる(例えば、300V程度)。これにより、溶接出力部2の2次インバータを構成する半導体素子が破損することがない。
As described above, before the polarity reversal, the welding current decreases from the positive polarity peak current IENP to the positive polarity base current IENB, or before the polarity reversal, the welding current decreases from the reverse polarity peak current IEPP to the reverse polarity base current IEEPB. descend. Due to the decrease in the welding current, the surge voltage generated by the switching of the secondary inverter at the time of polarity inversion is suppressed to a low level (for example, about 300V). Thereby, the semiconductor element which comprises the secondary inverter of the
次に、図7Bを用いて、図8Bに示す第1の長さのケーブル1aよりも長い第2の長さ(例えば、40m)のケーブル1aを備えた第2の溶接用トーチ13を接続した場合の溶接電流波形の動作について説明する。
Next, using FIG. 7B, the
図7Bに示すように、正極性期間において、正極性ピーク期間が完了し正極性ベース期間に移行した時を考える。この時に、溶接電流は、正極性ベース電流IENBとなるように制御信号を出力していても、正極性ピーク電流IENP(例えば、400A)から正極性ベース電流IENB(例えば100A)まで低下できない。そして、溶接電流は、正極性ベース電流IENBよりも大きい極性反転前溶接電流IEN3(例えば、300A)までしか低下せずに、逆極性期間に移行する。その理由は後述する。 As shown in FIG. 7B, consider the time when the positive polarity peak period is completed and the positive polarity base period is shifted in the positive polarity period. At this time, the welding current cannot be reduced from the positive peak current IENP (for example, 400 A) to the positive base current IENB (for example, 100 A) even if the control signal is output so as to become the positive base current IENB. The welding current decreases only to the welding current IEN3 before polarity inversion (for example, 300 A) larger than the positive polarity base current IENB, and shifts to the reverse polarity period. The reason will be described later.
また、逆極性期間において、逆極性ピーク期間が完了して逆極性ベース期間に移行した時を考える。この時に、溶接電流は、逆極性ベース電流IEPBとなるように制御信号を出力していても、逆極性ピーク電流IEPP(例えば、−400A)から逆極性ベース電流IEPB(例えば、−100A)まで低下できない。そして、溶接電流は、逆極性ベース電流IEPBよりも大きい、極性反転前溶接電流IEP3(例えば、−300A)までしか低下せずに、正極性期間に移行する。その理由は以下に示す。 In the reverse polarity period, consider the case where the reverse polarity peak period is completed and the period shifts to the reverse polarity base period. At this time, the welding current decreases from the reverse polarity peak current IEPP (for example, −400 A) to the reverse polarity base current IEPB (for example, −100 A) even if the control signal is output so as to be the reverse polarity base current IEPB. Can not. Then, the welding current decreases only to the welding current IEP3 before polarity inversion (for example, −300 A), which is larger than the reverse polarity base current IEPB, and shifts to the positive polarity period. The reason is shown below.
以上のように、従来技術では、溶接トーチに接続された溶接ケーブルが長くなることで、溶接負荷側のインダクタンスが増加し、溶接ケーブルが保持する電磁エネルギーにより溶接電流を急峻に低下させることができない。そのため、極性反転前の溶接電流が、目標指令値の正極性ベース電流IENBや逆極性ベース電流IEPBまで低下できない。そして、目標指令値である正極性ベース電流IENBや逆極性ベース電流IEPBよりも高い電流である極性反転前溶接電流IEN3や極性反転前溶接電流IEP3の状態で極性反転が発生する。従って、2次インバータのスイッチングにより発生するサージ電圧が高くなり(例えば、600V程度)、2次インバータを構成する半導体素子が破損するといった問題があった。 As described above, in the prior art, the welding cable connected to the welding torch becomes longer, so that the inductance on the welding load side increases, and the welding current cannot be sharply reduced by the electromagnetic energy held by the welding cable. . Therefore, the welding current before polarity reversal cannot be reduced to the positive base current IENB or the reverse polarity base current IEPB of the target command value. Then, polarity reversal occurs in the state of the welding current IEN3 before polarity reversal and the welding current IEP3 before polarity reversal that are higher than the positive base current IENB and the reverse polarity base current IEPB that are target command values. Therefore, a surge voltage generated by switching of the secondary inverter becomes high (for example, about 600 V), and there is a problem that a semiconductor element constituting the secondary inverter is damaged.
また、従来の交流アーク溶接装置は、インダクタンスが大きいケーブルを備えた溶接用トーチを接続した場合には、極性反転前に溶接電流が十分に低下できない状態で極性反転が行われる。このため、2次インバータのスイッチングにより発生するサージ電圧が高くなり、2次インバータを構成する半導体素子が破損することがあった。 Further, in the conventional AC arc welding apparatus, when a welding torch having a cable with a large inductance is connected, the polarity reversal is performed in a state where the welding current cannot be sufficiently lowered before the polarity reversal. For this reason, the surge voltage generated by the switching of the secondary inverter is increased, and the semiconductor element constituting the secondary inverter may be damaged.
本発明の交流アーク溶接装置は、インダクタンスが大きいケーブルを備えた溶接用トーチを接続しても、通常の正極性ベース期間と逆極性ベース期間より長い第2の組み合わせにおける正極性ベース期間と逆極性ベース期間を選択する。これにより、極性反転時の半導体素子のスイッチングにより発生するサージ電圧を低く抑えることができ、半導体素子が破損することがない高い品質の交流アーク溶接装置を提供する。 The AC arc welding apparatus of the present invention has a positive polarity base period and a reverse polarity in a second combination longer than a normal positive polarity base period and a reverse polarity base period even when a welding torch having a cable with a large inductance is connected. Select a base period. Thereby, a surge voltage generated by switching of the semiconductor element at the time of polarity reversal can be suppressed to a low level, and a high quality AC arc welding apparatus in which the semiconductor element is not damaged is provided.
本発明の交流アーク溶接装置は、溶接出力部と、溶接制御部と、記憶部とを備え、逆極性期間と正極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う、交流アーク溶接装置であって、上記交流アーク溶接装置はさらに、交流周波数を設定する交流周波数設定部と、逆極性期間を設定する逆極性期間設定部と、上記正極性期間と上記逆極性期間とを算出し、上記溶接制御部に出力する算出部と、上記記憶部の複数の出力から1つを選択して上記算出部へ出力する選択部と、を備え、上記溶接制御部は上記正極性期間が完了する極性反転前に上記正極性期間のピーク電流よりも低い正極性ベース電流を通電し、上記逆極性期間が完了する極性反転前に上記逆極性期間のピーク電流よりも低い逆極性ベース電流を通電し、上記記憶部は、
a)上記正極性期間における上記正極性ベース電流を通電する期間の比率である正極性ベース比率と、上記逆極性期間における上記逆極性ベース電流を通電する期間の比率である逆極性ベース比率との複数の組み合わせ、または、
b)上記正極性期間における上記ピーク電流を通電する期間である正極性ピーク期間と、上記正極性ベース電流を通電する期間である正極性ベース期間と、上記逆極性期間におけるピーク電流を通電する期間である逆極性ピーク期間と、上記逆極性ベース電流を通電する期間である逆極性ベース期間との複数の組み合わせを記憶し、
上記選択部は、溶接負荷側のインダクタンスに基づいて、上記記憶部に記憶している複数の上記組み合わせの中から1つの組み合わせを選択し、上記交流アーク溶接装置は、前記選択部で選択した前記1つの組み合わせに基づいて溶接を行う構成からなる。
The AC arc welding apparatus of the present invention is an AC arc welding apparatus that includes a welding output unit, a welding control unit, and a storage unit, and performs welding by alternately repeating a reverse polarity period and a positive polarity period, The AC arc welding apparatus further calculates an AC frequency setting unit for setting an AC frequency, a reverse polarity period setting unit for setting a reverse polarity period, the positive polarity period and the reverse polarity period, and the welding control unit. And a selection unit that selects one of a plurality of outputs from the storage unit and outputs the selected value to the calculation unit, and the welding control unit is configured to perform the positive polarity period before the polarity inversion is completed. Applying a positive base current lower than the peak current in the positive polarity period, supplying a reverse polarity base current lower than the peak current in the reverse polarity period before polarity inversion to complete the reverse polarity period, and Is
a) a positive polarity base ratio which is a ratio of a period in which the positive polarity base current is energized in the positive polarity period, and a reverse polarity base ratio which is a ratio of a period in which the reverse polarity base current is energized in the reverse polarity period. Multiple combinations, or
b) A positive polarity peak period in which the peak current in the positive polarity period is applied, a positive polarity base period in which the positive polarity base current is supplied, and a period in which the peak current is supplied in the reverse polarity period. A plurality of combinations of a reverse polarity peak period that is and a reverse polarity base period that is a period for energizing the reverse polarity base current,
The selection unit selects one combination from a plurality of the combinations stored in the storage unit based on the inductance on the welding load side, and the AC arc welding apparatus selects the combination selected by the selection unit. It consists of the structure which welds based on one combination.
この構成により、インダクタンスが大きいケーブルを備えた溶接用トーチを接続しても、通常の正極性ベース期間と逆極性ベース期間より長い第2の組み合わせにおける正極性ベース期間と逆極性ベース期間を選択して溶接を行うことができる。これにより、極性反転時のスイッチングにより発生するサージ電圧を低く抑えることができ、半導体素子が破損することがない高い品質の交流アーク溶接装置を実現することができる。 With this configuration, the positive base period and the reverse polarity base period in the second combination longer than the normal positive polarity base period and the reverse polarity base period are selected even when a welding torch having a cable with a large inductance is connected. Welding can be performed. Thereby, a surge voltage generated by switching at the time of polarity reversal can be suppressed to a low level, and a high quality AC arc welding apparatus that does not damage the semiconductor element can be realized.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同じ構成要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.
(実施の形態1)
本実施の形態1について、図1から図3を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態1における交流アーク溶接装置21の概略構成を示す図である。図2A、図2B、図2Cは、それぞれ本発明の実施の形態1における溶接電流波形の時間変化を示す図である。図3Aは、本発明の交流アーク溶接装置21に第1の溶接トーチ10を接続した状態を示す図、図3Bは、本発明の交流アーク溶接装置21に第2の溶接トーチ13を接続した状態を示す図である。
(Embodiment 1)
The first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an AC
図1に示すように構成された交流アーク溶接装置21について、図2と図3を用いてその動作を説明する。以下、逆極性期間と正極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う非消耗電極式の交流アーク溶接装置を用いた例について説明する。
The operation of the AC
図1と図3に示すように、交流アーク溶接装置21は、溶接出力部2と、溶接制御部3と、算出部4と、選択部5と、記憶部6と、交流周波数設定部7と、逆極性期間設定部8と、を備えている。なお、記憶部6は、第1の記憶部14と第2の記憶部15と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the AC
また、図3Aに示すように、交流アーク溶接装置21には、ケーブル1aと電極9を有する第1の溶接トーチ10が接続されており、電極9と母材12との間に溶接出力を供給することにより、電極9と母材12との間にアーク11が発生する。
As shown in FIG. 3A, the AC
なお、図3Bに示すように、交流アーク溶接装置21に、第2の溶接トーチ13が接続された状態を示している。そして、第2の溶接トーチ13のケーブル1aは、第1の溶接トーチ10のケーブル1aよりも長いものである。
In addition, as shown to FIG. 3B, the state to which the
また、図2A、図2B、図2Cに示すように、T1は交流周波数F1における周期、RENは逆極性期間を示す。TB1は正極性ベース期間を示し、正極性期間と第1の組み合わせ時の正極性ベース比率R1とに基づき決められる。TB2は逆極性ベース期間を示し、逆極性期間RENと第1の組み合わせ時の逆極性ベース比率R2に基づき決められる。TB3は正極性ベース期間を示し、正極性期間と第2の組み合わせ時の正極性ベース比率R3に基づき決められる。TB4は逆極性ベース期間を示し、逆極性期間RENと第2の組み合わせ時の逆極性ベース比率R4に基づき決められる。IENPは正極性ピーク電流、IEPPは逆極性ピーク電流を示す。IENBは正極性ベース電流、IEPBは逆極性ベース電流を示す。IEN1は極性反転前溶接電流で、第2の溶接用トーチ接続時の第1の組み合わせ選択時の正極性期間における極性反転前溶接電流である。IEP1は極性反転前溶接電流で、第2の溶接用トーチ接続時の第1の組み合わせ選択時の逆極性期間における極性反転前溶接電流である。 As shown in FIGS. 2A, 2B, and 2C, T1 represents a period at the AC frequency F1, and REN represents a reverse polarity period. TB1 indicates a positive polarity base period, and is determined based on the positive polarity period and the positive polarity base ratio R1 in the first combination. TB2 indicates a reverse polarity base period, which is determined based on the reverse polarity period REN and the reverse polarity base ratio R2 in the first combination. TB3 indicates a positive polarity base period, and is determined based on the positive polarity period and the positive polarity base ratio R3 in the second combination. TB4 indicates a reverse polarity base period, which is determined based on the reverse polarity period REN and the reverse polarity base ratio R4 in the second combination. IENP indicates a positive peak current, and IEPP indicates a reverse polarity peak current. IENB indicates a positive polarity base current, and IEPB indicates a reverse polarity base current. IEN1 is a welding current before polarity reversal, which is a welding current before polarity reversal during the positive polarity period when the first combination is selected when the second welding torch is connected. IEP1 is a welding current before polarity reversal, which is a welding current before polarity reversal during the reverse polarity period when the first combination is selected when the second welding torch is connected.
図1に示すように、交流アーク溶接装置21の溶接出力部2は、外部から給電される商用電源(例えば、3相200V等)を入力とし、溶接制御部3からの出力に基づいて1次インバータ動作及び2次インバータ動作を行う。溶接出力部2は、正極性と逆極性とを適正に切り替えて、溶接に適した溶接電圧や溶接電流を出力する。
As shown in FIG. 1, the
1次インバータは、通常、PWM(Pulse Wide Modulation)動作やフェーズシフト動作にて駆動される図示しないIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)や、図示しないMOSFET(Metal−Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)や、図示しない1次整流ダイオードや、平滑用電解コンデンサや、電力変換用変圧器等で構成される。 The primary inverter is usually an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) (not shown) driven by a PWM (Pulse Wide Modulation) operation or a phase shift operation, or a MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Transistor Transducer, not shown) It consists of a primary rectifier diode, a smoothing electrolytic capacitor, a power conversion transformer, and the like.
また、2次インバータは、通常、図示しないIGBTを用いてハーフブリッジやフルブリッジで構成され、出力極性を切り替える。 Further, the secondary inverter is normally configured as a half bridge or a full bridge using an IGBT (not shown) and switches the output polarity.
ここで、正極性とは、アークプラズマ中の電子の移動方向が、電極9から母材12へ向かう方向であり、電極9がマイナスであって母材がプラスの場合をいう。また、逆極性とは、アークプラズマ中の電子の移動方向が、母材12から電極9へ向かう方向であり、電極9がプラスであって母材12がマイナスの場合をいう。
Here, the positive polarity means a case where the moving direction of the electrons in the arc plasma is a direction from the
また、CPU等で構成される交流周波数設定部7は、交流周波数F1(例えば、70Hz)を設定するためのものであり、設定された値を算出部4へ出力する。CPU等で構成される逆極性期間設定部8は、逆極性期間を設定するためのものであり、設定された値を算出部4へ出力する。なお、逆極性期間は、一般的にはクリーニング期間とよばれ、例えば、交流周期全期間に対する逆極性期間の比率(例えば、30%等)等に基づいて決定される。
The AC frequency setting unit 7 constituted by a CPU or the like is for setting an AC frequency F1 (for example, 70 Hz), and outputs the set value to the
CPU等で構成される記憶部6は、正極性ベース比率と、逆極性ベース比率との組み合わせを複数記憶しており、記憶している情報を選択部5へ出力する。ここで、正極性ベース比率は、正極性期間における極性反転前にピーク電流よりも低いベース電流を通電する期間の正極性期間に対する比率である。逆極性ベース比率は、逆極性期間における極性反転前にピーク電流よりも低いベース電流を通電する期間の逆極性期間に対する比率である。
The
第1の記憶部14は、記憶部6に含まれ、正極性ベース比率R1と逆極性ベース比率R2との複数の組み合わせのうち第1の組み合わせを記憶している。また、第2の記憶部15は、記憶部6に含まれ、正極性ベース比率R3と、逆極性ベース比率R4との組み合わせである第2の組み合わせを記憶している。ここで、正極性ベース比率R3は、第1の記憶部14に記憶されている第1の組み合わせにおける正極性ベース比率R1より大きい。逆極性ベース比率R4は、第1の記憶部14に記憶されている第1の組み合わせにおける逆極性ベース比率R2より大きい。
The
CPU等で構成される選択部5は、記憶部6からの複数の出力から1つを選択して、算出部4へ出力する。なお、選択部5による選択の方法については後述する。そして、図3Aに示す第1の長さのケーブル1a(例えば、4m)を備えた第1の溶接トーチ10を接続して溶接を行う場合には、第1の組み合わせを記憶している第1の記憶部14の出力を選択する。また、図3Aに示す第1の長さのケーブル1aよりも長い、図3Bに示す第2の長さのケーブル1a(例えば、40m)を備えた第2の溶接トーチ13を接続して溶接を行う場合には、第2の組み合わせを記憶している第2の記憶部15の出力を選択する。
The
CPU等で構成される算出部4は、交流周波数設定部7が出力する交流周波数F1と逆極性期間設定部8が出力する逆極性期間と選択部5が出力する正極性ベース比率および逆極性ベース比率とを用いて、正極性ピーク期間、正極性ベース期間、逆極性ピーク期間および逆極性ベース期間を算出し、溶接制御部3へ出力する。
The
溶接制御部3は、算出部4の出力する各期間に基づき、正極性ピーク期間中は正極性ピーク電流を、正極性ベース期間中は正極性ピーク電流よりも低い正極性ベース電流を出力する出力指令信号を、溶接出力部2へ出力する。また、溶接制御部3は、逆極性ピーク期間中は逆極性ピーク電流を、逆極性ベース期間中は逆極性ピーク電流よりも低い(絶対値が小さい)逆極性ベース電流を出力する出力指令信号を、溶接出力部2へ出力する。
The
溶接出力部2は、溶接制御部3からの出力指令信号に基づき、2次インバータの動作により、正極性期間中は正極性期間として動作し、電極9から母材12へ電子が移動する方向に出力極性を切り替える。逆極性期間中は逆極性期間として動作し、溶接出力部2は、母材12から電極9へ電子が移動する方向に出力極性を切り替える。また、溶接出力部2は、1次インバータの動作により、正極性ピーク期間中は正極性ピーク電流(例えば、400A)を出力し、正極性ベース期間中は正極性ベース電流(例えば100A)を出力し、逆極性ピーク期間中は逆極性ピーク電流(例えば−400A)を出力し、逆極性ベース期間中は逆極性ベース電流(例えば−100A)を出力する。
The
溶接出力部2が出力する溶接電流や溶接電圧は、接続されている第1の溶接トーチ10あるいは第2の溶接トーチ13に給電され、タングステン等で構成される電極9の先端とアルミニウム材等である母材12との間でアーク11が発生し、交流アーク溶接を行う。
The welding current and welding voltage output by the
次に、図2Aを用いて、交流アーク溶接装置21に第1の溶接トーチ10を接続している時に、選択部5が第1の組み合わせを記憶している第1の記憶部14の出力を選択した場合の動作および溶接電流波形について説明する。
Next, using FIG. 2A, when the
第1の長さのケーブル(例えば、4m)を備えた第1の溶接トーチ10を交流アーク溶接装置21に接続して溶接を行う場合、選択部5は、第1の記憶部14の出力を選択する。そして、算出部4は、交流周波数設定部7により設定された交流周波数F1(例えば、70Hz)と、逆極性期間設定部8で設定された逆極性期間REN(例えば、逆極性比率30%)と、第1の記憶部14に記憶されている第1の組み合わせの正極性ベース比率R1(例えば、5%)と第1の組み合わせの逆極性ベース比率R2(例えば、11%)とを用いて、正極性ピーク期間(例えば、9.5msec)と、正極性ベース期間(例えば、0.5msec)と、逆極性ピーク期間(例えば、3.81msec)と、逆極性ベース期間(例えば、0.47msec)と、を算出する。
When the
図2Aに示すように、正極性期間において、正極性ピーク期間が完了して正極性ベース期間に移行した際に、溶接電流は、正極性ピーク電流IENP(例えば、400A)から正極性ベース電流IENB(例えば、100A)まで低下する。正極性ベース期間が終了すると、溶接電流は、逆極性期間に移行する。 As shown in FIG. 2A, in the positive polarity period, when the positive polarity peak period is completed and the positive polarity base period is shifted, the welding current is changed from the positive polarity peak current IENP (for example, 400 A) to the positive polarity base current IENB. (For example, 100 A). When the positive polarity base period ends, the welding current shifts to the reverse polarity period.
また、逆極性期間において、逆極性ピーク期間が完了して逆極性ベース期間に移行した際に、溶接電流は、逆極性ピーク電流IEPP(例えば、−400A)から逆極性ベース電流IEPB(例えば、−100A)まで低下する。逆極性ベース期間が終了すると、溶接電流は、正極性期間に移行する。 In addition, in the reverse polarity period, when the reverse polarity peak period is completed and the process proceeds to the reverse polarity base period, the welding current is changed from the reverse polarity peak current IEPP (for example, −400 A) to the reverse polarity base current IEPB (for example, − 100A). When the reverse polarity base period ends, the welding current shifts to the positive polarity period.
このように、溶接電流は、極性反転の前に、目標指令値である、正極性ベース電流IENBや逆極性ベース電流IEPBまで溶接電流が低下する。これにより、極性反転の際の2次インバータのスイッチングにより発生するサージ電圧は低く抑えられる(例えば、300V程度)。その結果、溶接出力部2の2次インバータを構成する半導体素子が破損することがない。
Thus, the welding current decreases to the positive command base current IENB and the reverse polarity base current IEPB, which are target command values, before the polarity reversal. Thereby, the surge voltage generated by the switching of the secondary inverter at the time of polarity inversion is suppressed to a low level (for example, about 300V). As a result, the semiconductor element constituting the secondary inverter of the
次に、図3Bに示す第1の長さのケーブルよりも長い、第2の長さ(例えば、40m)のケーブル1aを備えた第2の溶接トーチ13を交流アーク溶接装置21に接続した状態を考える。この状態で、選択部5が、第1の組み合わせを記憶している第1の記憶部14の出力を選択した場合の溶接電流波形の動作について、図2Bを用いて説明する。
Next, a state in which the
選択部5は、第1の組み合わせを記憶している第1の記憶部14の出力を選択して算出部4に出力する。算出部4は、交流周波数設定部7で設定された交流周波数F1(例えば、70Hz)と、逆極性期間設定部8で設定された逆極性期間REN(例えば、逆極性比率30%)と、記憶部6に記憶されている第1の組み合わせの正極性ベース比率R1(例えば、5%)と第1の組み合わせの逆極性ベース比率R2(例えば、11%)とを用いて、正極性ピーク期間(例えば、9.5msec)と正極性ベース期間(例えば、0.5msec)と逆極性ピーク期間(例えば、3.81msec)と逆極性ベース期間(例えば、0.47msec)とを算出する。
The
図2Bに示すように、正極性期間において、正極性ピーク期間が完了して正極性ベース期間に移行した際に、溶接電流は、正極性ベース電流IENBとなるように指令がされていたとする。ところが、溶接電流は、正極性ピーク電流IENP(例えば、400A)から正極性ベース電流IENB(例えば、100A)まで低下できない。その結果、溶接電流は、正極性ベース電流IENBよりも大きい極性反転前溶接電流IEN1(例えば、300A)までしか低下せずに、逆極性期間に移行する。この理由は後述する。 As shown in FIG. 2B, it is assumed that, in the positive polarity period, when the positive polarity peak period is completed and the positive polarity base period is entered, the welding current is instructed to become the positive polarity base current IENB. However, the welding current cannot be reduced from the positive peak current IENP (for example, 400 A) to the positive base current IENB (for example, 100 A). As a result, the welding current decreases only to the welding current IEN1 before polarity inversion (for example, 300 A) larger than the positive polarity base current IENB, and shifts to the reverse polarity period. The reason for this will be described later.
また、逆極性期間において、逆極性ピーク期間が完了して逆極性ベース期間に移行した際に、溶接電流は、逆極性ベース電流IEPBとなるように指令がされていたとする。ところが、溶接電流は、逆極性ピーク電流IEPP(例えば、−400A)から逆極性ベース電流IEPB(例えば、−100A)まで低下できない。その結果、溶接電流は、逆極性ベース電流IEPBよりも大きい極性反転前溶接電流IEP1(例えば、−300A)までしか低下せずに、正極性期間に移行する。この理由について以下に示す。 Further, in the reverse polarity period, when the reverse polarity peak period is completed and the process proceeds to the reverse polarity base period, it is assumed that the welding current is commanded to be the reverse polarity base current IEPB. However, the welding current cannot be reduced from the reverse polarity peak current IEPP (for example, −400 A) to the reverse polarity base current IEPB (for example, −100 A). As a result, the welding current decreases only to the welding current IEP1 before polarity inversion (for example, −300 A) larger than the reverse polarity base current IEPB, and shifts to the positive polarity period. The reason for this will be described below.
図3Bに示す第2の溶接トーチ13のように、溶接ケーブルが長くなることで、溶接負荷側のインダクタンスが増加する。そうすると、溶接ケーブルが保持する電磁エネルギーが増加することにより、溶接電流が急峻に低下できなくなる。そして、極性反転前の溶接電流が、所定の時間内で、目標指令値の正極性ベース電流IENBや逆極性ベース電流IEPBまで低下することができない。このように、目標指令値である正極性ベース電流IENBや逆極性ベース電流IEPBよりも高い電流である極性反転前溶接電流IEN1や極性反転前溶接電流IEP1の状態で極性反転が発生する。これにより、2次インバータのスイッチングにより発生するサージ電圧が高くなり(例えば、600V程度)、2次インバータを構成する半導体素子が破損する恐れがある。
As the
次に、交流アーク溶接装置21に第2の溶接トーチ13が接続されている時に、選択部5が第2の組み合わせを記憶している第2の記憶部15の出力を選択した場合の溶接電流波形の動作について、図2Cを用いて説明する。
Next, when the
第2の長さのケーブル(例えば、40m)を備えた第2の溶接トーチ13を接続して溶接を行う場合、選択部5は、第2の組み合わせを記憶している第2の記憶部15の出力を選択して算出部4に出力する。算出部4は、交流周波数設定部7で設定された交流周波数F1(例えば、70Hz)と、逆極性期間設定部8で設定された逆極性期間REN(例えば、逆極性比率30%)と、第2の組み合わせの正極性ベース比率R3(例えば、20%)と、第2の組み合わせの逆極性ベース比率R4(例えば、44%)と、を用いて次の期間を算出する。ここで、第2の組み合わせの正極性ベース比率R3は、第1の記憶部14に記憶された第1の組み合わせにおける正極性ベース比率と逆極性ベース比率より大きく、第2の記憶部15に記憶されている。
When the
そして、算出部4は、正極性ピーク期間(例えば、8.0msec)と正極性ベース期間(例えば、2.0msec)と、逆極性ピーク期間(例えば、2.4msec)と、逆極性ベース期間(例えば、1.9msec)とを算出する。このように、第2の組み合わせに基づいて正極性ピーク期間、正極性ベース期間、逆極性ピーク期間および逆極性ベース期間が算出される。これにより、第1の組み合わせに基づいて算出する場合と比べて、正極性ベース期間と逆極性ベース期間は長くなる。そして、正極性ピーク期間と逆極性ピーク期間は短くなる。
Then, the
図2Cに示すように、正極性期間において、正極性ピーク期間が完了して正極性ベース期間に移行した際に、溶接電流は、正極性ピーク電流IENP(例えば、400A)から溶接電流指令値である正極性ベース電流IENB(例えば、100A)まで低下して、逆極性期間に移行する。 As shown in FIG. 2C, in the positive polarity period, when the positive polarity peak period is completed and the positive polarity base period is entered, the welding current is a welding current command value from the positive polarity peak current IENP (for example, 400 A). It decreases to a certain positive polarity base current IENB (for example, 100 A) and shifts to a reverse polarity period.
また、逆極性期間において、逆極性ピーク期間が完了して逆極性ベース期間に移行した際に、溶接電流は、逆極性ピーク電流IEPP(例えば、−400A)から溶接電流指令値である逆極性ベース電流IEPB(例えば、−100A)まで低下して、正極性期間に移行する。 In the reverse polarity period, when the reverse polarity peak period is completed and the process proceeds to the reverse polarity base period, the welding current is a reverse polarity base that is a welding current command value from the reverse polarity peak current IEPP (for example, −400 A). The current decreases to the current IEPB (for example, −100 A) and shifts to the positive polarity period.
溶接ケーブルが長くなることで溶接負荷側のインダクタンスが増加し、溶接ケーブルが保持する電磁エネルギーが増加することにより、溶接電流が急峻に低下できなくなる。しかし、第2の組み合わせの正極性ベース比率R3は、算出される正極性ベース期間内に正極性ベース電流IENBまで低下可能な十分な大きさに設定されている。また、第2の組み合わせの逆極性ベース比率R4は、算出される逆極性ベース期間内に逆極性ベース電流IEPBまで低下可能な十分な大きさに設定されている。従って、極性反転前の溶接電流が、目標指令値の正極性ベース電流IENBや逆極性ベース電流IEPBまで低下する。なお、正極性ベース比率R3や逆極性ベース比率R4は、例えば、実験や施工等によってデータを収集して求めておき、その結果を記憶部6に記憶させておくことができる。
As the welding cable becomes longer, the inductance on the welding load side increases, and the electromagnetic energy held by the welding cable increases, so that the welding current cannot be sharply reduced. However, the positive polarity base ratio R3 of the second combination is set to a sufficiently large value that can be reduced to the positive polarity base current IENB within the calculated positive polarity base period. Also, the reverse polarity base ratio R4 of the second combination is set to a sufficiently large value that can be reduced to the reverse polarity base current IEPB within the calculated reverse polarity base period. Therefore, the welding current before polarity inversion decreases to the positive base current IENB and the reverse polarity base current IEPB of the target command value. Note that the positive polarity base ratio R3 and the reverse polarity base ratio R4 can be obtained by collecting data, for example, by experiments or construction, and the results can be stored in the
上述のように、本発明を用いれば、極性反転前に、目標指令値である正極性ベース電流IENBや逆極性ベース電流IEPBまで溶接電流が垂下する。これにより、極性反転の際の2次インバータのスイッチングにより発生するサージ電圧は低く抑えられ(例えば、300V程度)、2次インバータを構成する半導体素子が破損することがない。 As described above, when the present invention is used, the welding current drops down to the positive base current IENB and the reverse polarity base current IEPB, which are target command values, before polarity inversion. Thereby, the surge voltage generated by the switching of the secondary inverter at the time of polarity inversion is suppressed to a low level (for example, about 300 V), and the semiconductor elements constituting the secondary inverter are not damaged.
以上のように、第1の溶接トーチ10が備えたケーブルよりもインダクタンスが大きい第2の長さ(例えば、40m)のケーブルを備えた第2の溶接トーチ13を接続し、交流アーク溶接を行う場合でも、交流アーク溶接装置21に搭載された半導体素子が破損することがない。なぜなら、第1の組み合わせにおける正極性ベース比率と逆極性ベース比率より大きい第2の組み合わせの正極性ベース比率と逆極性ベース比率を選択することで、極性反転前に溶接電流が十分低下できる。その結果、極性反転時の半導体素子のスイッチングで発生するサージ電圧を低く抑えることができるからである。
As described above, the
すなわち、本発明の交流アーク溶接装置21は、逆極性期間と正極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う交流アーク溶接装置であって、交流周波数設定部7と、逆極性期間設定部8と、記憶部6と、選択部5を備え、選択部5で選択した1つの組み合わせに基づいて溶接を行う構成としている。ここで、交流周波数設定部7は、交流周波数を設定し、逆極性期間設定部8は、逆極性期間を設定する。記憶部6は、正極性ベース比率と逆極性ベース比率との組み合わせを複数記憶する。なお、正極性ベース比率は、正極性期間に対する正極性期間における極性反転前にピーク電流よりも低いベース電流を通電する期間の比率である。逆極性ベース比率は、逆極性期間に対する逆極性期間における極性反転前にピーク電流よりも低いベース電流を通電する期間の比率である。
That is, the AC
この構成により、インダクタンスが大きいケーブル1aを備えた第2の溶接トーチ13を接続しても、通常の正極性ベース期間と逆極性ベース期間より長い第2の組み合わせにおける正極性ベース期間と逆極性ベース期間を選択して溶接を行うことができる。これにより、極性反転時のスイッチングにより発生するサージ電圧を低く抑えることができ、半導体素子が破損することがない高い品質の交流アーク溶接装置21を実現することができる。
With this configuration, even when the
また、記憶部6は、正極性ベース比率と前記逆極性ベース比率との組み合わせを少なくとも2つ記憶しており、第1の組み合わせにおける正極性ベース比率と逆極性ベース比率は、第2の組み合わせにおける正極性ベース比率と逆極性ベース比率よりも小さく、溶接条件に応じてこの組み合わせを選択して溶接を行う構成としてもよい。ここで、溶接条件に応じて溶接を行うとは、例えば、第1の長さのケーブル1aを備えた第1の溶接トーチ10を接続して溶接を行う場合には、選択部5により第1の組み合わせを選択して溶接を行うことを意味する。また、同様に、第1の長さのケーブル1aよりも長い第2の長さのケーブル1aを備えた第2の溶接トーチ13を接続して溶接を行う場合には、選択部5により第2の組み合わせを選択して溶接を行うことを意味する。
The
この構成により、溶接条件が異なるそれぞれの場合に対しても、溶接電流は、正極性ベース電流IENBや逆極性ベース電流IEPBの電流値のレベルまで十分に低下した後に、極性反転を行う。これにより、極性反転時のスイッチングにより発生するサージ電圧を低く抑えることができ、半導体素子が破損することがない高い品質の交流アーク溶接装置21を実現することができる。
With this configuration, in each case where the welding conditions are different, the welding current is sufficiently reversed to the current level of the positive polarity base current IENB or the reverse polarity base current IEPB, and then the polarity is reversed. Thereby, the surge voltage generated by switching at the time of polarity reversal can be kept low, and the high quality AC
なお、第2の組み合わせを選択することで、ベース期間が長くなるため、溶接電流の実際の出力値が下がる、あるいは、正極性期間の入熱と逆極性期間の入熱とのバランスが変わるといった溶接施工条件が変わる場合がある。このような場合には、例えばピーク電流を増加させる制御を併せて行う等、必要に応じて出力調整を行うことも考えられる。 In addition, since the base period becomes longer by selecting the second combination, the actual output value of the welding current decreases, or the balance between the heat input during the positive polarity period and the heat input during the reverse polarity period changes. Welding conditions may change. In such a case, for example, it is conceivable to adjust the output as necessary, for example, by performing control for increasing the peak current.
また、本実施の形態1では、第2の溶接トーチ13を接続した際に、第2の組み合わせを選択した。この場合に限らず、溶接負荷側のインダクタンスが通常時より大きく増加した状態で使用する場合は、同様に第2の組み合わせを選択するようにしてもよい。このようなインダクタンスの増加状態は、例えばケーブル1aが短い第1の溶接トーチ10を使用しているが長い母材側ケーブル(例えば、40m)が接続された場合や、溶接ケーブルが巻かれた状態(例えば、10回巻かれる)で接続されるといった場合に生じると考えられる。
In the first embodiment, the second combination is selected when the
また、正極性ピーク電流および逆極性ピーク電流は、図2A、図2B、図2C中では任意の固定値として説明したが、正極性ピーク期間中に変動する波形であってもよい。 Moreover, although the positive polarity peak current and the reverse polarity peak current have been described as arbitrary fixed values in FIGS. 2A, 2B, and 2C, they may be waveforms that fluctuate during the positive polarity peak period.
また、選択部5による選択は、手動で切り替えてもよいし、交流アーク溶接装置21に溶接負荷側のインダクタンスを自動測定する自動測定部17を設け、この自動測定部17の測定結果に基づいて自動で選択して切り替えてもよい。なお、自動測定部17は、選択のための閾値を有しており、インダクタンスが閾値より小さい場合は第1の組み合わせを選択し、インダクタンスが閾値以上の場合には第2の組み合わせを選択する。
The selection by the
なお、手動で切り替える場合は、例えば、2つのモードを切り替えるためのモード切替ボタン18を別途交流アーク溶接装置21に設け、このモード切替ボタン18の状態に基づいて選択部5が選択するようにしてもよい。このように、交流アーク溶接装置21の動作について、操作者による選択ができるようにしてもよい。
When switching manually, for example, a
また、本実施の形態1では、交流アーク溶接について説明したが、消耗電極式の交流アーク溶接においても同様である。 Further, although the AC arc welding has been described in the first embodiment, the same applies to the consumable electrode type AC arc welding.
(実施の形態2)
本実施の形態2について、図3から図5を用いて説明する。図4は、本実施の形態2における交流アーク溶接装置31の概略構成を示す図である。図5A、図5B、図5Cは、それぞれ本発明の実施の形態2における溶接電流波形の時間変化を示す図である。図3Aは、本発明の交流アーク溶接装置31に第1の溶接トーチ10を接続した状態を示す図、図3Bは、本発明の交流アーク溶接装置31に第2の溶接トーチ13を接続した状態を示す図である。図4に示すように構成された交流アーク溶接装置31について、図3A、図3Bおよび図5A、図5B、図5Cを用いてその動作を説明する。
(Embodiment 2)
The second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the AC
本実施の形態2が実施の形態1と異なる主な点は、正極性ベース期間や逆極性ベース期間の決定方法である。すなわち、実施の形態1では、正極性ベース期間や逆極性ベース期間を、交流周波数、逆極性期間、正極性ベース比率および逆極性ベース比率に基づいて算出する例を示した。一方、本実施の形態2では、正極性ベース期間、逆極性ベース期間、正極性ピーク期間および逆極性ピーク期間の組み合わせを複数個、それぞれの組み合わせとして区別して記憶部に記憶しておき、この複数個の中から選択するようにしている。以下、逆極性期間と正極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う非消耗電極式の交流アーク溶接装置を用いた例について説明する。
The main difference between the second embodiment and the first embodiment is the method for determining the positive polarity base period and the reverse polarity base period. That is, in
図5Aに示すように、TP1は第1の組み合わせにおける正極性ピーク期間、TB1は第1の組み合わせにおける正極性ベース期間、TP2は第1の組み合わせにおける逆極性ピーク期間、TB2は第1の組み合わせにおける逆極性ベース期間を示している。また、図5Cに示すように、TP3は第2の組み合わせにおける正極性ピーク期間、TB3は第2の組み合わせにおける正極性ベース期間、TP4は第2の組み合わせにおける逆極性ピーク期間、TB4は第2の組み合わせにおける逆極性ベース期間を示している。また、図5Bに示すように、IEN2は第2の溶接トーチ13を接続した時の第1の組み合わせにおける正極性期間の極性反転前溶接電流を示している。IEP2は第2の溶接トーチ13を接続した時の第1の組み合わせにおける逆極性期間の極性反転前溶接電流を示している。
As shown in FIG. 5A, TP1 is a positive polarity peak period in the first combination, TB1 is a positive polarity base period in the first combination, TP2 is a reverse polarity peak period in the first combination, and TB2 is in the first combination. The reverse polarity base period is shown. Further, as shown in FIG. 5C, TP3 is a positive polarity peak period in the second combination, TB3 is a positive polarity base period in the second combination, TP4 is a reverse polarity peak period in the second combination, and TB4 is a second polarity period. The reverse polarity base period in the combination is shown. As shown in FIG. 5B, IEN2 indicates the welding current before polarity inversion in the positive polarity period in the first combination when the
図4に示すように、CPU等で構成される記憶部6は、正極性ピーク期間と、正極性ベース期間と、逆極性ピーク期間と、逆極性ベース期間との組み合わせを複数個記憶しており、選択部5により選択された組み合わせを選択部5へ出力する。ここで、正極性ピーク期間は、正極性期間におけるピーク電流を通電する期間である。正極性ベース期間は、正極性期間における極性反転前にピーク電流よりも低いベース電流を通電する期間である。逆極性ピーク期間は、逆極性期間におけるピーク電流を通電する期間である。逆極性ベース期間は、逆極性期間における極性反転前にピーク電流よりも低い(絶対値が小さい)ベース電流を通電する期間である。
As shown in FIG. 4, the
第1の記憶部14は、記憶部6に含まれ、正極性ピーク期間と、正極性ベース期間と、逆極性ピーク期間と、逆極性ベース期間との第1の組み合わせを記憶する。また、第2の記憶部15は、記憶部6に含まれ、正極性ピーク期間と、第1の組み合わせの正極性ベース期間より長い正極性ベース期間と、逆極性ピーク期間と、第1の組み合わせの逆極性ベース期間より長い逆極性ベース期間と、の第2の組み合わせを記憶する。
The
CPU等で構成される選択部5は、記憶部6からの複数の組み合わせの出力から1つを選択して、溶接制御部3へ出力する。図3Aに示す第1の長さのケーブル1a(例えば、4m)を備えた第1の溶接トーチ10を接続して溶接を行う場合を考える。この場合に、選択部5は、第1の組み合わせを記憶している第1の記憶部14の出力を選択して溶接制御部3に出力する。一方、第1の長さのケーブル1aよりも長い、図3Bに示す第2の長さのケーブル1a(例えば、40m)を備えた第2の溶接トーチ13を接続して溶接を行う場合を考える。この場合に、選択部5は、第2の組み合わせを記憶している第2の記憶部15の出力を選択する。
The
溶接制御部3は、選択部5の出力する各期間に基づき、正極性ピーク期間中は正極性ピーク電流を、正極性ベース期間中は正極性ピーク電流よりも低い正極性ベース電流を出力する出力指令信号を、溶接出力部2へ出力する。そして、溶接制御部3は、選択部5の出力する各期間に基づき、逆極性ピーク期間中は逆極性ピーク電流を、逆極性ベース期間中は逆極性ピーク電流よりも低い逆極性ベース電流を出力する出力指令信号を、溶接出力部2へ出力する。
The
溶接出力部2は、溶接制御部3からの出力指令信号に基づき、2次インバータの動作により、正極性期間中は正極性期間として動作し、電極9から母材12へ電子が移動する方向に出力極性を切り替える。また、溶接出力部2は、溶接制御部3からの出力指令信号に基づき、逆極性期間中は逆極性期間として動作し、母材12から電極9へ電子が移動する方向に出力極性を切り替える。また、溶接出力部2は、1次インバータの動作により、正極性ピーク期間中は正極性ピーク電流(例えば、400A)を出力し、正極性ベース期間中は正極性ベース電流(例えば、100A)を出力する。そして、溶接出力部2は、逆極性ピーク期間中は逆極性ピーク電流(例えば、−400A)を出力し、逆極性ベース期間中は逆極性ベース電流(例えば、−100A)を出力する。
The
溶接出力部2が出力する溶接電流や溶接電圧は、交流アーク溶接装置31に接続されている第1の溶接トーチ10あるいは第2の溶接トーチ13に給電される。そうすると、タングステン等で構成される電極9の先端とアルミニウム材等である母材12との間にアーク11が発生し、交流アーク溶接装置31は、交流アーク溶接を行う。
The welding current and welding voltage output by the
次に、交流アーク溶接装置31に第1の溶接トーチ10が接続されており、選択部5が、第1の組み合わせを記憶している第1の記憶部14の出力を選択した場合の溶接電流波形の動作について、図5Aを用いて説明する。
Next, the welding current when the
第1の長さのケーブル1a(例えば、4m)を備えた第1の溶接トーチ10を交流アーク溶接装置31に接続して溶接を行う場合に、選択部5は、第1の組み合わせを記憶している第1の記憶部14の出力を選択する。そして、選択部5は、第1の組み合わせの正極性ピーク期間TP1(例えば、9.5msec)と、第1の組み合わせの正極性ベース期間TB1(例えば、0.5msec)と、第1の組み合わせの逆極性ピーク期間TP2(例えば、3.81msec)と、第1の組み合わせの逆極性ベース期間TB2(例えば、0.47msec)とを溶接制御部3へ出力する。
When the
図5Aに示すように、正極性期間において、正極性ピーク期間が完了して正極性ベース期間に移行した場合を考える。この際に、溶接電流は、正極性ベース期間TB1内に、正極性ピーク電流IENP(例えば、400A)から溶接電流指令値である正極性ベース電流IENB(例えば、100A)まで低下して逆極性期間に移行する。 As shown in FIG. 5A, consider a case where the positive polarity peak period is completed and the positive polarity base period is shifted in the positive polarity period. At this time, the welding current falls from the positive polarity peak current IENP (for example, 400 A) to the positive polarity base current IENB (for example, 100 A) which is the welding current command value within the positive polarity base period TB1, and the reverse polarity period. Migrate to
また、逆極性期間において、逆極性ピーク期間が完了して逆極性ベース期間に移行した場合を考える。この際に、溶接電流は、逆極性ベース期間TB2内に、逆極性ピーク電流IEPP(例えば、−400A)から溶接電流指令値である逆極性ベース電流IEPB(例えば、−100A)まで低下して正極性期間に移行する。 In the reverse polarity period, consider the case where the reverse polarity peak period is completed and the period shifts to the reverse polarity base period. At this time, the welding current decreases from the reverse polarity peak current IEPP (for example, −400 A) to the reverse polarity base current IEPP (for example, −100 A), which is a welding current command value, in the reverse polarity base period TB2. Transition to sex period.
このように、極性反転前に、目標指令値である、正極性ベース電流IENBや逆極性ベース電流IEPBまで溶接電流が低下する。これにより、極性反転の際の2次インバータのスイッチングにより発生するサージ電圧は低く抑えられる(例えば、300V程度)。その結果、溶接出力部2の2次インバータを構成する半導体素子が破損することがない。
Thus, the welding current decreases to the positive command base current IENB and the reverse polarity base current IEPB, which are target command values, before polarity inversion. Thereby, the surge voltage generated by the switching of the secondary inverter at the time of polarity inversion is suppressed to a low level (for example, about 300V). As a result, the semiconductor element constituting the secondary inverter of the
次に、図5Bを用いて、第1の長さのケーブル1aよりも長い第2の長さ(例えば、40m)のケーブル1aを備えた第2の溶接トーチ13を交流アーク溶接装置31に接続して溶接を行う場合を考える。この場合に、選択部5が、第1の記憶部14の出力を選択した場合の溶接電流波形の動作について説明する。
Next, using FIG. 5B, the
選択部5は、第1の組み合わせを記憶している第1の記憶部14の出力を選択し、第1の組み合わせの正極性ピーク期間TP1(例えば、9.5msec)と、第1の組み合わせの正極性ベース期間TB1(例えば、0.5msec)と、第1の組み合わせの逆極性ピーク期間TP2(例えば、3.81msec)と、第1の組み合わせの逆極性ベース期間TB2(例えば、0.47msec)とを溶接制御部3へ出力する。
The
図5Bに示すように、正極性期間において、正極性ピーク期間が完了して正極性ベース期間に移行した際に、溶接電流は、正極性ベース期間TB1内に、正極性ピーク電流IENP(例えば、400A)から溶接電流指令値である正極性ベース電流IENB(例えば、100A)まで低下できない。すなわち、溶接電流は、正極性ベース電流IENBよりも大きい極性反転前溶接電流IEN2(例えば、300A)までしか低下できずに、逆極性期間に移行する。この理由は後述する。 As shown in FIG. 5B, in the positive polarity period, when the positive polarity peak period is completed and the positive polarity base period is shifted to, the welding current is within the positive polarity base period TB1, and the positive polarity peak current IENP (for example, 400A) to a positive base current IENB (for example, 100A) which is a welding current command value. That is, the welding current can be reduced only to the welding current IEN2 before polarity inversion (for example, 300 A) larger than the positive polarity base current IENB, and shifts to the reverse polarity period. The reason for this will be described later.
また、逆極性期間において、逆極性ピーク期間が完了して逆極性ベース期間に移行した際に、溶接電流は、逆極性ベース期間TB2内に、逆極性ピーク電流IEPP(例えば、−400A)から溶接電流指令値である逆極性ベース電流IEPB(例えば、−100A)まで低下できない。溶接電流は、逆極性ベース電流IEPBよりも大きい極性反転前溶接電流IEP2(例えば、−300A)までしか低下できずに、正極性期間に移行する。この理由を以下に示す。 In the reverse polarity period, when the reverse polarity peak period is completed and the process proceeds to the reverse polarity base period, the welding current is welded from the reverse polarity peak current IEPP (for example, −400 A) within the reverse polarity base period TB2. It cannot be reduced to the reverse polarity base current IEPB (for example, −100 A) which is the current command value. The welding current can be reduced only to the welding current IEP2 before polarity reversal (for example, −300 A) larger than the reverse polarity base current IEPB, and shifts to the positive polarity period. The reason is shown below.
溶接ケーブルが長くなることで溶接負荷側のインダクタンスが増加し、溶接ケーブルが保持する電磁エネルギーが増加することにより、溶接電流が急峻に低下できなくなる。極性反転前の溶接電流が、目標指令値の正極性ベース電流IENBや逆極性ベース電流IEPBまで垂下できず、目標指令値の正極性ベース電流IENBや逆極性ベース電流IEPBよりも高い電流である極性反転前溶接電流IEN2や極性反転前溶接電流IEP2の状態で極性が反転する。これにより、2次インバータのスイッチングにより発生するサージ電圧が高くなり(例えば、600V程度)、2次インバータを構成する半導体素子が破損する恐れがある。 As the welding cable becomes longer, the inductance on the welding load side increases, and the electromagnetic energy held by the welding cable increases, so that the welding current cannot be sharply reduced. The polarity that the welding current before polarity reversal cannot drop to the positive polarity base current IENB or the reverse polarity base current IEPB of the target command value and is higher than the positive polarity base current IENB or the reverse polarity base current IEPB of the target command value The polarity is reversed in the state of the welding current IEN2 before inversion and the welding current IEP2 before polarity inversion. As a result, a surge voltage generated by switching of the secondary inverter becomes high (for example, about 600 V), and there is a possibility that the semiconductor element constituting the secondary inverter is damaged.
次に、交流アーク溶接装置31に第2の溶接トーチ13を接続した時に、選択部5が第2の組み合わせを記憶している第2の記憶部15の出力を選択した場合の溶接電流波形の動作について、図5Cを用いて説明する。
Next, when the
第2の長さのケーブル1a(例えば、40m)を備えた第2の溶接トーチ13を交流アーク溶接装置31に接続して溶接を行う場合に、選択部5は、第2の組み合わせを記憶している第2の記憶部15の出力を選択する。そして、選択部5は、第2の組み合わせの正極性ピーク期間TP3(例えば、8.0msec)と、第2の組み合わせの正極性ベース期間TB3(例えば、2.0msec)と、第2の組み合わせの逆極性ピーク期間TP4(例えば、2.4msec)と、第2の組み合わせの逆極性ベース期間TB4(例えば、1.9msec)とを溶接制御部3へ出力する。
When the
図5Cに示すように、正極性期間において、正極性ピーク期間が完了して正極性ベース期間に移行した場合を考える。この際に、溶接電流は、正極性ベース期間TB3内に、正極性ピーク電流IENP(例えば、400A)から溶接電流指令値である正極性ベース電流IENB(例えば、100A)まで低下して逆極性期間に移行する。 As shown in FIG. 5C, consider a case where the positive polarity peak period is completed and the positive polarity base period is started in the positive polarity period. At this time, the welding current falls from the positive polarity peak current IENP (for example, 400 A) to the positive polarity base current IENB (for example, 100 A) which is the welding current command value within the positive polarity base period TB3, and the reverse polarity period. Migrate to
また、逆極性期間において、逆極性ピーク期間が完了して逆極性ベース期間に移行した場合を考える。この際に、溶接電流は、逆極性ベース期間TB4内に、逆極性ピーク電流IEPP(例えば、−400A)から溶接電流指令値である逆極性ベース電流IEPB(例えば、−100A)まで低下して正極性期間に移行する。 In the reverse polarity period, consider the case where the reverse polarity peak period is completed and the period shifts to the reverse polarity base period. At this time, the welding current decreases from the reverse polarity peak current IEPP (for example, −400 A) to the reverse polarity base current IEPP (for example, −100 A) that is the welding current command value within the reverse polarity base period TB4. Transition to sex period.
溶接ケーブルが長くなることで溶接負荷側のインダクタンスが増加し、溶接ケーブルが保持する電磁エネルギーが増加することにより、溶接電流が急峻に低下できなくなる。しかしながら、第2の組み合わせの正極性ベース期間TB3が、正極性ベース期間TB3内に、正極性ベース電流IENBまで低下可能な十分な大きさに設定されている。また、第2の組み合わせの逆極性ベース期間TB4が、逆極性ベース期間TB4内に、逆極性ベース電流IEPBまで低下可能な十分な大きさに設定されている。これらの設定により、極性反転前の溶接電流が、目標指令値の正極性ベース電流IENBや逆極性ベース電流IEPBまで低下できる。 As the welding cable becomes longer, the inductance on the welding load side increases, and the electromagnetic energy held by the welding cable increases, so that the welding current cannot be sharply reduced. However, the positive polarity base period TB3 of the second combination is set to a sufficiently large value that can be reduced to the positive polarity base current IENB within the positive polarity base period TB3. Further, the reverse polarity base period TB4 of the second combination is set to a sufficiently large value that can be reduced to the reverse polarity base current IEPB within the reverse polarity base period TB4. With these settings, the welding current before polarity reversal can be reduced to the positive base current IENB and the reverse polarity base current IEPB of the target command value.
極性反転前に、目標指令値である、正極性ベース電流IENBや逆極性ベース電流IEPBまで溶接電流が低下する。これにより、極性反転の際の2次インバータのスイッチングにより発生するサージ電圧は低く抑えられ(例えば、300V程度)、2次インバータを構成する半導体素子が破損することがない。 Before the polarity reversal, the welding current decreases to the target command value, ie, the positive base current IENB and the reverse polarity base current IEPB. Thereby, the surge voltage generated by the switching of the secondary inverter at the time of polarity inversion is suppressed to a low level (for example, about 300 V), and the semiconductor elements constituting the secondary inverter are not damaged.
以上のように、インダクタンスが大きい第2の長さ1a(例えば、40m)のケーブルを備えた第2の溶接トーチ13を交流アーク溶接装置31に接続して交流アーク溶接を行う際に、次のような組み合わせが選択される。すなわち、第1の組み合わせにおける正極性ベース期間および逆極性ベース期間よりも長い、第2の組み合わせにおける正極性ベース期間および逆極性ベース期間が選択される。これにより、極性反転前に溶接電流を十分低下させることができ、極性反転のスイッチングで発生するサージ電圧を低く抑えることができるので、半導体素子が破損することがない。
As described above, when AC arc welding is performed by connecting the
すなわち、本発明の交流アーク溶接装置31は、逆極性期間と正極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う交流アーク溶接装置であって、記憶部6と、選択部5と、を備え、選択部5で選択した1つの組み合わせに基づいて溶接を行う構成としている。ここで、記憶部6は、正極性ピーク期間と、正極性ベース期間と、逆極性ピーク期間と、逆極性ベース期間との組み合わせを複数記憶する。なお、正極性ピーク期間は、正極性期間におけるピーク電流を通電する期間である。正極性ベース期間は、正極性期間における極性反転前にピーク電流よりも低いベース電流を通電する期間である。逆極性ピーク期間は、逆極性期間におけるピーク電流を通電する期間である。逆極性ベース期間は、逆極性期間における極性反転前にピーク電流よりも低いベース電流を通電する期間である。また、選択部5は、記憶部6に記憶している複数の組み合わせの中から1つの組み合わせを選択する。
That is, the AC
この構成により、インダクタンスが大きいケーブル1aを備えた第2の溶接トーチ13を接続しても、通常の正極性ベース期間と逆極性ベース期間より長い第2の組み合わせにおける正極性ベース期間と逆極性ベース期間を選択して溶接を行うことができる。これにより、極性反転時のスイッチングにより発生するサージ電圧を低く抑えることができ、半導体素子が破損することがない高い品質の交流アーク溶接装置31を実現することができる。
With this configuration, even when the
また、記憶部6は、正極性ピーク期間、正極性ベース期間、逆極性ピーク期間および逆極性ベース期間の組み合わせを少なくとも2つ記憶しており、第1の組み合わせにおける正極性ベース期間と逆極性ベース期間は、第2の組み合わせにおける正極性ベース期間と逆極性ベース期間よりも短く、溶接条件に応じてこの組み合わせを選択して溶接を行う構成としてもよい。ここで、溶接条件に応じて溶接を行うとは、例えば、第1の長さのケーブル1aを備えた第1の溶接トーチ10を接続して溶接を行う場合には、選択部5により第1の組み合わせを選択して溶接を行うことを意味する。また、第1の長さのケーブル1aよりも長い第2の長さのケーブル1aを備えた第2の溶接トーチ13を接続して溶接を行う場合には、選択部5により前記第2の組み合わせを選択して溶接を行うことを意味する。
The
この構成により、溶接条件が異なるそれぞれの場合に対しても、溶接電流は、正極性ベース電流IENBや逆極性ベース電流IEPBの電流値のレベルまで十分に低下した後に、極性反転を行う。これにより、極性反転時のスイッチングにより発生するサージ電圧を低く抑えることができ、半導体素子が破損することがない高い品質の交流アーク溶接装置31を実現することができる。
With this configuration, in each case where the welding conditions are different, the welding current is sufficiently reversed to the current level of the positive polarity base current IENB or the reverse polarity base current IEPB, and then the polarity is reversed. Thereby, the surge voltage generated by the switching at the time of polarity reversal can be kept low, and the high quality AC
なお、第2の組み合わせを選択することで、ベース期間が長くなるため、溶接電流の実際の出力値が下がる、あるいは、正極性期間の入熱と逆極性期間の入熱とのバランスが変わるといった溶接施工条件が変わる場合がある。このような場合には、例えばピーク電流を増加させる制御を併せて行う等、必要に応じて出力調整を行うことも考えられる。 In addition, since the base period becomes longer by selecting the second combination, the actual output value of the welding current decreases, or the balance between the heat input during the positive polarity period and the heat input during the reverse polarity period changes. Welding conditions may change. In such a case, for example, it is conceivable to adjust the output as necessary, for example, by performing control for increasing the peak current.
また、本実施の形態2では、交流アーク溶接装置31に第2の溶接トーチ13を接続した際に、第2の組み合わせを選択した。この場合に限らず、溶接負荷側のインダクタンスが通常時より大きく増加した状態で使用する場合は、同様に第2の組み合わせを選択してもよい。このようなインダクタンスの増加状態は、例えばケーブル1aが短い第1の溶接トーチ10を使用しているが、長い母材側ケーブル(例えば、40m)が接続された場合や、溶接ケーブルが巻かれた状態(例えば、10回巻かれる)で接続されるといった場合に生じると考えられる。
In the second embodiment, when the
また、正極性ピーク電流および逆極性ピーク電流は、図5A、図5B,図5C中では任意の固定値として説明したが、正極性ピーク期間中に変動する波形であってもよい。 Moreover, although the positive polarity peak current and the reverse polarity peak current have been described as arbitrary fixed values in FIGS. 5A, 5 </ b> B, and 5 </ b> C, they may be waveforms that vary during the positive polarity peak period.
また、選択部5による選択は、手動で切り替えてもよいし、交流アーク溶接装置31に溶接負荷側のインダクタンスを自動測定する自動測定部17を設け、この自動測定部17の測定結果に基づいて自動で選択して切り替えてもよい。なお、自動測定部17は、選択のための閾値を有しており、インダクタンスが閾値より小さい場合は第1の組み合わせを選択し、インダクタンスが閾値以上の場合には第2の組み合わせを選択する。
The selection by the
なお、手動で切り替える場合は、例えば、2つのモードを切り替えるための図示しないモード切替ボタン18を別途交流アーク溶接装置31に設け、このモード切替ボタン18の状態に基づいて選択部5が選択するようにしてもよい。このように、交流アーク溶接装置31の動作について、操作者による選択ができるようにしてもよい。
When switching manually, for example, a mode switching button 18 (not shown) for switching between the two modes is separately provided in the AC
また、本実施の形態2では、交流アーク溶接について説明したが、消耗電極式の交流アーク溶接においても同様である。 In the second embodiment, AC arc welding has been described. However, the same applies to consumable electrode type AC arc welding.
また、正極性ベース期間TB1、逆極性ベース期間TB2、正極性ベース電流IENBおよび逆極性ベース電流IEPB等は、例えば、実験や施工等によってデータを収集して求めておき、その結果を記憶部6に記憶させておくことができる。
The positive polarity base period TB1, the reverse polarity base period TB2, the positive polarity base current IENB, the reverse polarity base current IEPB, and the like are obtained by collecting data, for example, by experiments or construction, and the results are stored in the
以上のように、本願発明は、インダクタンスが大きいケーブルを備えた溶接用トーチを接続しても、通常の第1の組み合わせにおける正極性ベース期間と逆極性ベース期間よりも長い第2の組み合わせにおける正極性ベース期間と逆極性ベース期間を選択する。これにより、極性反転のスイッチングで発生するサージ電圧を低く抑えることができるとともに半導体素子が破損することがない。したがって、本発明の交流アーク溶接装置は、交流アーク溶接施工を行う、例えば自動車業界や建設業界といった、特にアルミニウム材やマグネシウム材を用いた生産を行う業界における交流アーク溶接装置として産業上有用である。 As described above, the present invention provides a positive electrode in the second combination longer than the positive polarity base period and the reverse polarity base period in the normal first combination even when the welding torch having a cable having a large inductance is connected. Select the sex base period and the reverse polarity base period. As a result, the surge voltage generated by the polarity inversion switching can be kept low and the semiconductor element is not damaged. Therefore, the AC arc welding apparatus of the present invention is industrially useful as an AC arc welding apparatus in an industry that performs AC arc welding, for example, in an automobile industry or a construction industry, particularly in an industry that uses aluminum or magnesium. .
1a ケーブル
2 溶接出力部
3 溶接制御部
4 算出部
5 選択部
6,16 記憶部
7 交流周波数設定部
8 逆極性期間設定部
9 電極
10 第1の溶接トーチ
11 アーク
12 母材
13 第2の溶接トーチ
14 第1の記憶部
15 第2の記憶部
17 自動測定部
18 モード切替ボタン
21,31 交流アーク溶接装置
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記交流アーク溶接装置はさらに、
交流周波数を設定する交流周波数設定部と、
逆極性期間を設定する逆極性期間設定部と、
前記正極性期間と前記逆極性期間とを算出し、前記溶接制御部に出力する算出部と、
前記記憶部の複数の出力から1つを選択して前記算出部へ出力する選択部と、を備え、
前記溶接制御部は前記正極性期間が完了する極性反転前に前記正極性期間のピーク電流よりも低い正極性ベース電流を通電し、前記逆極性期間が完了する極性反転前に前記逆極性期間のピーク電流よりも低い逆極性ベース電流を通電し、
前記記憶部は、
a)前記正極性期間における前記正極性ベース電流を通電する期間の比率である正極性ベース比率と、前記逆極性期間における前記逆極性ベース電流を通電する期間の比率である逆極性ベース比率との複数の組み合わせ、または、
b)前記正極性期間における前記ピーク電流を通電する期間である正極性ピーク期間と、
前記正極性ベース電流を通電する期間である正極性ベース期間と、前記逆極性期間におけるピーク電流を通電する期間である逆極性ピーク期間と、前記逆極性ベース電流を通電する期間である逆極性ベース期間との複数の組み合わせを記憶し、
前記選択部は、溶接負荷側のインダクタンスに基づいて、前記記憶部に記憶している複数の前記組み合わせの中から1つの組み合わせを選択し、
前記交流アーク溶接装置は、前記選択部で選択した前記1つの組み合わせに基づいて溶接を行うことを特徴とする交流アーク溶接装置。 An AC arc welding apparatus comprising a welding output unit, a welding control unit, and a storage unit, and performing welding by alternately repeating a reverse polarity period and a positive polarity period,
The AC arc welding apparatus further includes
An AC frequency setting section for setting the AC frequency;
A reverse polarity period setting unit for setting a reverse polarity period;
Calculating the positive polarity period and the reverse polarity period, and outputting to the welding control unit;
A selection unit that selects one of a plurality of outputs of the storage unit and outputs the selected one to the calculation unit,
The welding control unit applies a positive base current lower than the peak current of the positive polarity period before polarity reversal when the positive polarity period is completed, and before the polarity reversal when the reverse polarity period is completed, Apply a reverse polarity base current lower than the peak current,
The storage unit
a) a positive polarity base ratio that is a ratio of a period in which the positive polarity base current is energized in the positive polarity period, and a reverse polarity base ratio that is a ratio of a period in which the reverse polarity base current is energized in the reverse polarity period. a plurality of combinations, or,
b) a positive polarity peak period in which the peak current in the positive polarity period is energized;
A positive polarity base period in which the positive polarity base current is energized; a reverse polarity peak period in which the peak current in the reverse polarity period is energized; and a reverse polarity base in which the reverse polarity base current is energized. Remember multiple combinations with periods,
The selection unit selects one combination from a plurality of the combinations stored in the storage unit based on the inductance on the welding load side ,
The AC arc welding apparatus performs welding based on the one combination selected by the selection unit.
第1の組み合わせにおける正極性ベース比率と逆極性ベース比率は、第2の組み合わせにおける正極性ベース比率と逆極性ベース比率よりも小さく、
第1の長さのケーブルを備えた第1の溶接用トーチを接続して溶接を行う場合には、前記選択部により前記第1の組み合わせを選択して溶接を行い、
前記第1の長さのケーブルよりも長い第2の長さのケーブルを備えた第2の溶接用トーチを接続して溶接を行う場合には、前記選択部により前記第2の組み合わせを選択して溶接を行う請求項1記載の交流アーク溶接装置。 The storage unit stores at least two combinations of the positive polarity base ratio and the reverse polarity base ratio,
The positive polarity base ratio and the reverse polarity base ratio in the first combination are smaller than the positive polarity base ratio and the reverse polarity base ratio in the second combination,
When performing welding by connecting a first welding torch having a cable of a first length, performing welding by selecting the first combination by the selection unit,
In the case where welding is performed by connecting a second welding torch having a second length cable longer than the first length cable, the second combination is selected by the selection unit. 2. The AC arc welding apparatus according to claim 1, wherein the welding is performed.
第1の組み合わせにおける正極性ベース期間と逆極性ベース期間は、第2の組み合わせにおける正極性ベース期間と逆極性ベース期間よりも短く、
第1の長さのケーブルを備えた第1の溶接用トーチを接続して溶接を行う場合には、選択部により前記第1の組み合わせを選択して溶接を行い、
前記第1の長さのケーブルよりも長い第2の長さのケーブルを備えた第2の溶接用トーチを接続して溶接を行う場合には、前記選択部により前記第2の組み合わせを選択して溶接を行う請求項1記載の交流アーク溶接装置。 The storage unit stores at least two combinations of the positive polarity peak period, the positive polarity base period, the reverse polarity peak period, and the reverse polarity base period,
The positive polarity base period and the reverse polarity base period in the first combination are shorter than the positive polarity base period and the reverse polarity base period in the second combination,
When welding by connecting a first welding torch having a first length of cable, the first combination is selected by the selection unit and welding is performed.
In the case where welding is performed by connecting a second welding torch having a second length cable longer than the first length cable, the second combination is selected by the selection unit. 2. The AC arc welding apparatus according to claim 1, wherein the welding is performed.
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