JP2002018574A - アーク溶接用電源 - Google Patents

アーク溶接用電源

Info

Publication number
JP2002018574A
JP2002018574A JP2001153115A JP2001153115A JP2002018574A JP 2002018574 A JP2002018574 A JP 2002018574A JP 2001153115 A JP2001153115 A JP 2001153115A JP 2001153115 A JP2001153115 A JP 2001153115A JP 2002018574 A JP2002018574 A JP 2002018574A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
switch
during
period
bypass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001153115A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3649677B2 (ja
Inventor
Elliott K Stava
ケイ スタバ エリオット
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lincoln Global Inc
Original Assignee
Lincoln Global Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=24299584&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2002018574(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Lincoln Global Inc filed Critical Lincoln Global Inc
Publication of JP2002018574A publication Critical patent/JP2002018574A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3649677B2 publication Critical patent/JP3649677B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/10—Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006—Power supply
    • B23K9/1075—Parallel power supply, i.e. multiple power supplies or multiple inverters supplying a single arc or welding current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/10—Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006—Power supply
    • B23K9/1043—Power supply characterised by the electric circuit
    • B23K9/1056—Power supply characterised by the electric circuit by using digital means
    • B23K9/1062—Power supply characterised by the electric circuit by using digital means with computing means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Discharge Heating (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】電極と被加工物との間の間隙を横断するＡＣア
ーク電流によるＡＣアーク溶接用ＡＣ線間電圧の供給源
に接続可能な電源を提供する。 【解決手段】本電源は前記線間電圧をＡＣ出力電圧に変
換する大容量変圧器１０およびＤＣ電圧に変換する整流
器１２を有する。本電源はゲート信号が第１スイッチへ
供給されたときに正端を間隙を横断して共通端子へ接続
する第１スイッチと、ゲート信号が第２スイッチへ供給
されたときに負端子を間隙を横断して共通端子へ接続す
る第２スイッチと、周波数が少なくとも約１８ｋＨｚの
パルスを生成するように操作されるパルス幅変調器とを
有する。論理ネットワークは第１期間中にパルスを第１
スイッチに導く第１回路と、第２期間中にパルスを第２
スイッチに導く第２回路と、ＡＣアーク溶接電流を生成
するために第１と第２回路を交互に操作するコントロー
ラを有する事を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の有する技術分野】本発明はアーク（電弧）溶接
技術に関し、更に詳細にはＡＣアーク電流を用いたアー
ク溶接用電源に関する。
【０００２】
【従来の技術】（引用による組込み）本発明に従って作
成された電源は通常１，０００アンペアを越える大きさ
の正および負電流パルスを生成するために用いられる。
個々のパルスは標準的な実施要領に従ったパルス幅変調
器作動スイッチによって生成される。スイッチは高電圧
において極性を変えなければならないので、電源は低減
した電流レベルにおいて一方の極性から次の反対極性へ
の切換え（スイッチング）を起こさせるように作成され
る。本技法は種々異なるタイプの電流パルスに関する１
９９９年１月１９日付け先行出願第２３３，２３５号に
開示されている。この先行出願は高電流アーク溶接機に
おける低減レベルにおいて電流極性を切り替える技法を
示す目的で引用によりここに組み込まれている。パイプ
溶接用インバータ電源における交番極性供給技法はＳｔ
ａｖａ６，０５１，８１０に示される。この特許はその
開示内容に関して引用によりここに組み込まれている。
【０００３】（発明の背景）溶接継ぎ目を有するパイプ
の製造には、例えば１，０００〜２，０００アンペアを
超過するような極度に高い電流レベルにおける多重ＡＣ
溶接アークの使用が一般的である。この種の超高溶接電
流を生成するあまり高価でない電源は正弦波出力電流を
有する溶接機を基調とする変圧器である。この電源は大
きく重い変圧器および関連制御回路のみを必要とする。
ただし、高い溶接電流を達成するために、正弦波出力は
正弦波の実効値によって決定される加熱電流に比較して
極度に高いピーク電流を有する。この比較的安価な電源
は必要な高電流を生成できるが、結果として、溶接作業
に重大な影響を及ぼすピーク電流を生じる。正弦波型ア
ーク溶接機の欠点を克服するための一般的な現行実施技
法は高周波スイッチング技術に基づく電源の使用であ
る。これらのスイッチング型電源はＤＣリンクを作るた
めに入来線間電圧を整流する。このＤＣリンクは、ＡＣ
アーク溶接電流を構成する出力電流を生成するために出
力変圧器の一次巻線を介して交流パルスとしてスイッチ
ングされる。パルス幅変調器は出力変圧器の一次巻線に
おける周波数を決定する。従って、出力変圧器における
パルスは実質的に方形波である。従って、二次電流の実
効値は実質的に当該電源用最大出力電流と同じである。
この仕方においては、加熱用の所要実効電流を得るため
に溶接アークが高いピーク電流を持つことを必要としな
い。従って、パイプのシーム溶接に必要な型（タイプ）
の高電流アーク溶接を実施する場合には、インバータ型
電源は正弦波電源の欠点を克服する。この理由により、
パイプ溶接はインバータ技術に切り替えられた。
【０００４】インバータはパイプ溶接用として広く使用
されているが、なお困難な問題を提示する。標準的なイ
ンバータ型電源の最大出力は一般に５００アンペア程度
である。１，０００〜２，０００アンペアを超過する高
電流用インバータ型電源を提供するには、特殊インバー
ターが設計および作成されなければならない。これは、
コスト及び高度に訓練された電気溶接エンジニアに実質
的に関係する。しかし、この種の大容量電源は販売量が
比較的低い。従って、パイプ溶接に用いられる高電流イ
ンバータは経済的に実行可能でなく、長いリードタイム
を必要とする。これらの欠点を克服するために、Ｔｈｅ
Ｌｉｎｃｏｌｎ ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｍｐａｎｙ
は、調和して制御および操作される１つ又は複数の従属
インバータを備えたマスターインバータを用いる電源を
開発した。溶接作業が１５００アンペアを超過する電流
を必要とする場合には、３つのインバータが並列運転さ
れる。この種複合インバータの定格出力電流は既製の単
一インバータ１つの３倍以上である。高電流型溶接機を
提供するため調和して運転されるインバータの個数を増
大することは高価であるが、所要結果を達成できる。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】数個の標準低電流インバータ
を並列運転することを必要条件とすることなしに実効電
流値が１，０００〜２，０００アンペアであるＡＣ溶接
電流を生成する高電流電源に関しては需要がある。パイ
プのアーク溶接に用いられるこの種高電流電源は、正弦
波型電源の場合に遭遇するピーク電流問題を持ってはな
らない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、高電流ＡＣア
ーク溶接用の改良された電源に関係し、この種電源はパ
イプ溶接および他の高電流を使用する分野において用い
られる。変圧器は、例えば単相または３相線間電圧のよ
うなＡＣ線間電圧を、例えば７０〜１００ボルトなどの
低出力ＡＣ電圧に変換する。出力電圧は整流され、その
後で、それぞれが共通パルス幅変調器によってドライブ
される２つの標準ダウンチョッパモジュールをドライブ
する。場合によっては、各モジュールは専用パルス幅変
調器によってドライブされても差し支えない。マイクロ
プロセッサのコントローラを備えた幾分標準的な制御盤
によって、パルス幅、ひいては、ＡＣ溶接電流を構成す
る正および負電流パルスの大きさが設定される。この比
較的安価な電源は、実質的な作成期間およびリードタイ
ム無しに、大きいインバータユニットに代置可能であ
る。本発明の唯一の欠点は、入力変圧器が大きいので、
重量が大きいことである。ただし、この種の重量問題
は、パイプ溶接または他の高電流用としては重大な問題
ではない。本発明を用いた電源は強固であり、かつ作成
が簡単である。本電源は入手容易な構成要素を用いて作
成可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明によれば、電極と被加工物
の間を横断するＡＣアーク電流によるＡＣアーク溶接用
としてＡＣ線間電圧の供給源（ソース）に接続可能な電
源が提供される。電極は、前進ワイヤ（線材）形式であ
り、ワイヤはアークによって融解し、被加工物に堆積す
る。実際には、被加工物は２つのパイプ区分体間の間隙
または接合部である。線間電圧は２００ボルトから６０
０ボルトまでのＡＣ単相または３相電圧である。周波数
は一般に５０ヘルツ又は６０ヘルツである。本発明にか
かる電源は大容量の大型変圧器を使用する。線間電圧を
約ＡＣ１００ボルト未満のＡＣ出力電圧に変換する。整
流器はＡＣ出力電圧をＤＣ電圧に変換する。このＤＣ電
圧の第１端子は正電位であり、第２端子は負電位であ
る。第３共通端子は実質的にゼロ電圧である。このゼロ
電圧端子は、整流器および溶接作業用システム接地であ
ることが好ましい。ただし、共通端子は、整流器の正お
よび負端子を横断して直列接続される２つの通常同等の
コンデンサ間の接合部であっても差し支えない。この共
通端子または接合部は整流器の正および負端子と共同作
動し、正または負いずれかのＤＣ電圧を提供する。ネッ
トワークは、ゲート信号が第１スイッチへ印加されると
間隙を横断して正端子を共通端子へ接続するための第１
スイッチ、及び、ゲート信号が第２スイッチへ印加され
ると間隙を横断して負端子を共通端子へ接続するための
第２スイッチを含む。パルス幅変調器は、少なくとも約
１８ｋＨｚのパルス周波数を持つパルス形式のゲート信
号を生成する。第１論理ゲートは、第１期間中、即ち正
電流部分中、ゲート信号を第１スイッチへ導き、第２論
理ゲートは、第２期間中、即ち負電流部分中、ゲート信
号を第２スイッチへ導く。コントローラは、反対極性電
流部分の間で交互に作動するＡＣアーク電流を生成する
ように論理ゲートを交互に操作する。第１スイッチ期
間、即ち正の部分は、第２スイッチ期間、即ち負の部分
と異なることがあり得る。更に、第１期間中におけるパ
ルス幅変調器のデューティサイクルは、第２期間中のデ
ューティサイクルと異なることがあり得る。これは、大
きさの異なる振幅の交互に発生する正および負の部分、
又は、溶接間隙を横断するＡＣアーク電流を生じさせる
電流パルスを生成する。アークは前進ワイヤを熔融し、
実際にはパイプの継ぎ目である被加工物上に溶融金属を
堆積させる。
【０００８】本発明の他の態様に従い、電源用コントロ
ーラは、第１の期間中に第１論理を有するスイッチ作動
化信号、即ち正または負の出力電流、及び、第２の期間
中に第２論理を有するスイッチ作動化信号、即ち逆の電
流極性の出力電流がそこで生成される出力端子を含む。
パルス幅変調器からパルスを第１期間中には第１スイッ
チへ、次に、第１期間中には第２スイッチへ導く方向づ
け手段が用いられる。本発明の更に別の目的に従い、溶
接間隙と並列に２方向性ではあるが選択可能な自由ホイ
ーリング回路が装備される。この回路は、並列配置構成
回路または直列配置構成回路のどちらかである。どちら
の設計においてでも、ダイオードは、第１および第２期
間中に、選択的に作動可能化される。これらの選択可能
な自由ホイーリングダイオードは溶接機の出力回路にお
けるインダクタの内側に配置される。代替案として、被
制御誘導インピーダンス用に中央タップ付きインダクタ
が用いられる。この構造において、自由ホイーリングダ
イオード回路は、中央タップ付きインダクタ又はチョー
クの反対側端部に配置される。
【０００９】本発明の主目的は、比較的安価であって工
学技術をあまり必要としない構成要素を利用して高電流
ＡＣ溶接電流を生成可能な電源を提供することにある。
【００１０】本発明の更に別の目的は、正弦波電源と関
連したピーク電流を持つことなしに、既に定義済みの実
効加熱容量を持つ電源を提供することにある。
【００１１】本発明の更に別の目的は、並列設置インバ
ータの利点を有するか、又は、経費および複雑性または
並列設置されたこの種インバータ無しに大型高コストの
インバータの利点を有する電源を提供することにある。
【００１２】本発明の更に別の目的は、既に定義された
ように、ＡＣ溶接電流を得ると同時にダウンチョッパの
簡素性を備えた電源を提供することにある。
【００１３】これらの及び他の目的および利点は添付図
を参照した以下の記述から明白になるはずである。
【００１４】
【実施例】図面を参照することとし、これらの図面は本
発明の好ましい実施形態を示すことのみを目的とし、限
定することを目的としない。図１は、電極Ｅと被加工物
Ｗの間の溶接間隙を通過する少なくとも１，０００〜
２，０００アンペアの出力ＡＣ溶接電流を発生するため
の高周波インバータ（逆用回転変流機）電源Ａを示す。
この場合の被加工物は、実際上、２つの隣接パイプ区分
Ｊ、Ｋ間の接合部である。標準的作業において、インダ
クタＣは、電極Ｅと被加工物Ｗによって画定される溶接
作業期間中の電流の流れを平滑化する誘導インピーダン
スを持つ。電極Ｅは供給リールＲから前進するワイヤ
（線材）であり、ＡＣ溶接電流によって生成されるアー
ク（電弧）によって溶融する。パイプ区分体Ｊ、Ｋで形
成される被加工物Ｗはシステム接地Ｇへ接続される。こ
の接地は正と負の電流部分を画定するゼロ電圧レール又
は母線である。溶接作業おける交流電流は、溶接電流の
大きさを制御する電流フィードバック信号を作るために
シャント（分路）Ｓを介して検出または感知される。図
に示す実施形態において、電源Ａは、３相線間電圧とし
て示される線間電圧に接続された入力を備える変圧器１
０を含む。線間電圧の周波数は５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ
である。この低い周波と高い容量であることが変圧器を
比較的大きくする。この変圧器は少なくとも約４０〜５
０ｋｗの電力を生成する。この変圧器の出力は１００ボ
ルトＡＣ未満の出力電圧を生成する。入力線間電圧は交
流２２０から６００ボルトの間で変化する。変圧器１０
の出力電圧は、正の端子２０と負の端子２２とゼロ電圧
端子２４を備えた整流器１２に向けられる。ゼロ電圧基
準はシステム接地Ｇであることが好ましい。正端子２０
は電力リード３０に接続され、負端子２２は電力リード
３２に接続される。ＦＥＴまたはＩＧＢＴ形式の正スイ
ッチ４０は、スナッバ４０ｂと並列接続され、ゲート４
０ｃの所与ロジックによって制御される逆平行ダイオー
ド４０ａを含む。ゲート４０ｃのロジックは正スイッチ
を導通させる。ゲート４０ｃのロジック又は電圧が欠如
すると正スイッチ４０をオフにする。同様の仕方におい
て、スナッバ４２ｂと並列接続され、ゲート４２ｃの所
与ロジックによって制御される逆平行ダイオード４２ａ
を備えた負スイッチ４２がある。ゲート４０ｃ、４２ｃ
のロジック又は電圧はパワースイッチ４０、４２の導電
率をそれぞれ制御する。これらのスイッチは交流溶接電
流用に望ましい周波数において交互に操作される。スイ
ッチ４０が導通していると、正電流が間隙を横断し、イ
ンダクタＣを通って整流器１２の接地端子２４へ流れ
る。負スイッチ４２は、接地Ｇから逆方向に、溶接間隙
およびインダクタＣを通って電流を流す。スイッチ４０
とスイッチ４２を交互に操作することにより、電極と被
加工物の間の溶接間隙に交流電流が生成される。
【００１５】本発明によれば、端子２０または２２から
高周波パルスを方向付けするためにスイッチ自体が導通
と非導通の間で迅速に切り替わる溶接作業期間中はスイ
ッチ４０、４２が作動可能化される。スイッチ４０は第
１の期間中オンであり、次に、第２の期間中、即ち負の
部分においてスイッチ４２がオンである。定義により、
「第１期間」は正または負動作のどちらであっても差し
支えない。これら第１期間と第２期間の間での切り替え
により、交流溶接電流の周波数が制御される。電流の大
きさは、第１および第２期間中に流れることが可能な電
流の量によって決定される。この動作を制御するために
は、実際のアーク溶接電流を決定するために線５２ａに
おいて感知された電圧を受け取るための電弧電流フィー
ドバック入力５２を備えた幾分標準的なコントローラ５
０が用いられる。電流制御出力５４は、コントローラ５
０からの電流コマンド信号用第１入力６２、及び、線５
２ａにおいて感知されるた実際のフィードバック電流信
号を受け取る第２入力６４を備えたエラー増幅器６０に
向けられる。増幅器へ向けられるこれら２つの入力は、
少なくとも１８ｋＨｚにおいて作動する発振器７２によ
ってドライブされるパルス幅変調器７０の電圧制御入力
に向けられる出力６６においてエラー信号を生成する。
線６２の電圧レベルは線６６における信号のパルス幅を
制御する。コントローラ５０は、溶接工程における所与
期間中に望ましい電流または波形を与えるために線６２
の電圧を変えるようにプログラミング可能である。実際
には、Ｓｔａｖａ６，０５１，８１０に示されるように
１つの単一正または負電流部分の期間中における電流を
変えるこが可能である。
【００１６】高周波パルスのゲート信号は標準的な溶接
技術に従ってパルス幅変調器の出力線７４において生成
される。この線上のパルス幅は、線７４におけるゲート
信号を構成するパルスに関するデューティサイクルを決
定するために線６６の電圧レベルによって決定される。
線７４は図２の論理ダイアグラムに最もよく示され、こ
こに、信号線８０を作動可能にするスイッチはコントロ
ーラ５０においてＥとラベル表示されたイネイブル出力
５６によって制御されるロジックを有する。線８０にお
けるロジックは、光学結合として示されるゲートドライ
バ８２ｂ、８４ｂにバッファ８２ａ、８４ａによって接
続される操舵ＮＡＮＤゲート８２、８４を制御する。結
合（カップリング）は標準的であり、ゲート８２、８４
からのパルスの生成に際してスイッチ４０、４２をそれ
ぞれ導通させるように、受信機８２ｃ、８４ｃの隔離さ
れた電源（Ｂ）８２ｄ、８４ｄを有する。線８０はゲー
ト８２への入力９０として示される。インバータ９２は
操舵ゲート８４に向けられる線９４における逆ロジック
を提供する。線８０におけるロジックは、溶接電流の正
と負の部分の所要長さに従ってシフトする。線８０が論
理１であればゲート８２を作動可能化する。線８０が論
理ゼロであれば線９４を介してゲート８４を作動可能化
する。従って、図２に最もよく示されるように、正スイ
ッチ４０が作動可能化されるか、或いは、負スイッチ４
２が作動可能化されるかのどちらかである。スイッチの
作動可能化に際して、ゲート信号線７４におけるパルス
は、作動化されているスイッチを迅速に操作する。従っ
て、スイッチは、約１８ｋＨｚを超過する周波数におい
て操作される。パルス幅変調器７０のデューティサイク
ルはＡＣ溶接電流の正の半サイクルまたは負の半サイク
ルどちらかの期間中における電流の大きさを決定する。
電源Ａの動作はダウンチョッパの場合と全く同様である
が、本発明は、スイッチ作動化線における論理に従って
正電流部分および負電流部分８０の両方を生成する。後
で説明する理由により、線９６における正の選択信号は
線９０における論理に従うように光学結合９８によって
作動可能化される。これは正のセレクタ操舵信号を提供
する。負のセレクタ操舵信号は線９４における論理によ
って制御される光学結合１０２により線１００において
生成される。
【００１７】正のセレクタ操舵線９６及び負のセレクタ
操舵線１００は、正および負の第１および第２期間中に
電流の自由なホイーリングを可能にするように、２方向
性自由ホイール式回路１１０の動作を制御する。回路１
１０は、ＦＥＴまたはＩＧＢＴスイッチであることが好
ましいバイパススイッチ１２０、１２２を含む。スイッ
チ１２０は、負の操舵線１００における論理によって操
作されるゲート１２０ａ及び制御スイッチ１２０ｂを有
する。同様の仕方において、スイッチ１２２は、正の操
舵線９６における論理によって制御されるゲート１２２
ａ及び制御スイッチ１２２ｂを有する。スイッチ１２０
ｂ、１２２ｂと直列配置された電源（Ｂ’）１２０ｃ、
１２２ｃは隔離される。それらが分離されるように、電
源８２ｄ、８４ｄ、１２０ｃ、及び、１２２ｃは、その
ために隔離された制御変圧器の整流二次巻線であっても
差し支えない。抵抗器１２０ｄ、１２２ｄは、特定のス
イッチの操舵線に信号が無いときに、スイッチ１２０、
１２２がオンすることを防止する。スイッチ１２０、１
２２の逆平行ダイオード１３０、１３２は、それぞれ、
溶接作業用自由ホイーリングダイオードである。これら
のダイオードは、標準的な溶接技術に従って、スナッバ
１４０と並列接続される。正の半サイクル又は正の部分
の期間中、線９６における論理によってスイッチ１２２
ｂが閉じられ、スイッチ１２２は導通する。従って、自
由ホイーリングダイオード１３０が作動可能化される。
線１００における信号はスイッチ１２０を導通させ、自
由ホイーリングダイオード１３２を作動可能化する。従
って、ＡＣ溶接電流の正の部分の期間中は、ダイオード
１３０が溶接作業と並列作動する。溶接作業の負の部分
の期間中は、ダイオード１３２が溶接作業と並列作動す
る。従って、自由ホイーリングダイオードは操舵線９
６、１００における論理によって選択可能である。代替
並列２方向選択可能自由ホイーリング回路１５０を図２
に示す。ゲート１５２ａ、１５４ａを有するスイッチ１
５２、１５４は、それぞれ、線９６、１００における論
理によって制御される。ＡＣ溶接電流の正部分の期間中
は、線９６における論理がスイッチ１５２を閉じる。こ
れは自由ホイーリングダイオード１６０を作動可能化す
る。同様の仕方において、溶接電流の負部分の期間中
は、線１００における信号がスイッチ１５４を閉じ、自
由ホイーリングダイオード１６２を作動可能化する。Ａ
Ｃ溶接電流の正および負の部分の期間に亙って自由ホイ
ーリングダイオードを提供するために、図１における直
列スイッチ又は図３における並列スイッチのどちらかに
選択的に電源供給可能である。
【００１８】電源Ａの動作を図４〜１１に概略的に示
す。ここに、電流パルスの振幅および幅、及び、正極性
および負極性が端子Ｅにおける論理によりコントローラ
５０において調節される。この論理は線８０上のロジッ
クによって電流周波数を制御する。端子５４は線６２の
電圧レベル、ひいては、線７４のゲートパルスの幅を制
御する。これらの信号は既知の技法を用いてコントロー
ラ内にプログラムされ、所要の電流レベルおよび波形を
与えるように選定される。図４において、図５に示す溶
接電流の正電流部分２００は負の部分２０２に等しく、
周波数振動数ｆ１を与える。この周波は、コントローラ
５０の端子Ｅからの論理交番の周波数によって決定され
る。溶接機は最大電流状態である。従って、正方向にお
けるパルス２１０は最大幅すなわちデューティサイクル
ａである。同様の仕方において、負のパルス２１２は最
大デューティサイクルａである。これは、図５に示すよ
うに、大きさａ’のＡＣ溶接電流Ｉａを与える。電流パ
ルス２１０、２１２は矩形であるので、実効値は一般に
溶接作業期間中のピーク値に等しい。これは、図１８に
示す低コストの正弦波アーク溶接機を用いて、図１５に
示すようにインバータ型電源の利点を達成する。電流量
を減少させるには、コントローラ５０が線６２の電圧を
低下させる。この仕方において、個々のパルス２１０、
２１２に関するデューティサイクルは、図６に示すパル
ス幅がｂであるようにパルス幅変調器７０によって減少
される。この低いデューティサイクル即ち小さい幅は、
図７に示すように、ＡＣ溶接電流Ｉａに低い振幅ｂ’を
与える。コントローラ５０によって線６２の電圧を変え
ることにより、第１デューティサイクルａは正の部分２
００において使用可能であり、小さいデューティサイク
ルｂは図８に示すように負の部分２０２において使用可
能である。一代替案として、コントローラ５０は、部分
２００又は２０２の一方に関して使用される第２パルス
幅変調器をドライブする個別のエラー増幅器に第２電圧
出力を供給する。端子Ｂにおけるイネイブル（作動化）
信号は、両方のパルス幅変調器からのパルスを適切なス
イッチ４０、４２に向かって操縦する。従って、図９に
示すように不平衡なＡＣ溶接電流Ｉａが生成される。正
の部分２００の大きさａ’は高く、負の部分２０２の大
きさｂ’は低い。大きい方または小さい方はＡＣ電流の
正または負の部分のどちらかに所在することがあり得
る。２つの入力が、ＡＣ溶接電流の正および負の部分に
関するパルス幅変調器に対して用いられる場合には、適
切なパルス幅変調器入力を選択するために図２に示すロ
ジックダイアグラム（論理図）が用いられる。線９６
は、ＡＣ溶接電流の正の部分の期間中におけるパルス幅
変調器入力を選定する。線１００は、負の部分の期間中
における選択を実施する。個別のパルス幅変調器が使用
される場合には同一コンセプトが用いられる。これらの
変更は全て当該技術の技能に属する。端子Ｅにおける論
理によって生成される第１期間および第２期間を制御す
ることにより、正の部分２２０を小さい幅ｍに、負の部
分２２２を大きい幅ｎにすることができる。この操作を
パルス２３０に関する最大デューティサイクルａ、及
び、パルス２３２に関する最小デューティサイクルｂと
組み合わせることにより、図１１に示すＡＣ溶接電流Ｉ
ａが達成される。スイッチ４０、４２を作動可能化する
ためにデューティサイクル及び第１期間と第２期間を様
々に変更することは、溶接作業の必要に応じてＡＣ溶接
電流を調整するために利用可能である。
【００１９】図１および３に示す電源構成は実用可能で
ある。ただし、構成の変更が検討される。代替構成を図
１２〜１４に示す。ここに、同じ参照番号は３つの個別
電源における同じ構成要素をします。図１２において、
電源Ａ’は、正端子３０２と負端子３０４の間にＤＣ電
圧を生成するための変圧器および整流器を有する入力モ
ジュール３００を含む。好ましい実施形態に用いられる
場合には、モジュール３００は接地された端子を含まな
い。端子３０６をゼロ電圧にするためには、実質的に等
しい大きいコンデンサ３１０、３１２は端子３０２にお
ける正電圧と端子３０４における負電圧の間の中間電圧
を端子３０６に発生させる。従って、接合部３０６は、
実質的にゼロボルトであって図１におけるシステム接地
端子２４に等価な第３端子である。スイッチ４０，４２
は、ＡＣ溶接電流の正の半サイクル即ち一部分、及び、
ＡＣ溶接電流の負の半サイクル即ち一部分を制御する。
インダクタＣは、ＡＣ溶接電流の正および負部分に相当
する期間中に高周波パルスによって引き起こされるリッ
プル係数を減少させる。図１および３に示す２方向性自
由ホイーリング回路の一方は電源Ａ’にしようされる。
次に、図１３に示す電源Ａ”を参照することとし、正区
分３２２、負区分３２４、及び、中央タップ３２６を備
えた中央タップ付きインダクタを使用するように構成が
変更されている。電源Ａ”の動作は、本発明の好ましい
実施形態に関して既に検討した動作と同じである。ただ
し、２方向自由ホイーリング回路はこの特定電源には示
されていない。図１３の電源における自由ホイーリング
回路の使用について図１４に示す。この図において、電
源Ａ”’は、端子３４２に正電圧および端子３４４に負
電圧を生成するための入力変圧器および整流器３４０を
含む。この実施形態において、第３端子３４６は実質的
にゼロ電圧であり、システム接地Ｇである。電源Ａ”と
同様に、図１４に示す電源は中央タップ付きインダクタ
３２０を含む。この構造は、中央タップ付きインダクタ
と共に使用される自由ホイーリング回路の１つのタイプ
（型）を示す。自由ホイーリング回路３５０は制御スイ
ッチ３５２、一方向をダイオード３５４、及び、ゲート
３５６の正操舵線９６に所与論理が現れた場合にダイオ
ード３５４を制御するゲート３５６を含む。スイッチ３
５２ａＦＥＴまたはＩＧＢＴはドレーン接地３５８を備
える。負の自由ホイーリング回路３６０は、ゲート３６
６の論理に従ってダイオード３６４を制御するスイッチ
３６２を含む。ソース接地３６８はスイッチが線１００
の論理によって制御されることを可能にする。正の半サ
イクル即ち電流の一部分において、スイッチ３５２は導
通する。これは、自由ホイーリングダイオード３５４を
回路内に挿入する。負の半サイクル即ち電流の一部分に
相当する期間において、スイッチ３６２は導通し、自由
ホイールダイオード３６４を回路内に挿入する。図１４
の自由ホイーリング回路は図１３の構成に使用可能であ
る。端子３０６は図１４において使用可能である。実際
には、図に示される本発明の幾つかの実施形態の構成要
素および構成は、本発明の趣旨および範囲から逸脱する
ことなしに互換可能である。
【００２０】例えば図１５に示す電源Ｂのような電源を
生成するために複数のインバータを使用することによ
り、高い加熱電流が獲得された。この電源は、それぞれ
５００アンペアの小定格容量を持つ３つのインバータ４
００、４０２、４０４を含む。各インバータの出力端Ａ
は、正端子４２０に所要の大きさの電流を供給するよう
に制御された電流を正電圧線４１０、４１２、４１４へ
導く。同様の仕方において、所要の負電流を端子４４０
へ導くように負電圧端子Ｂは線４３０、４３２、４３４
に接続される。端子４２０における正電流および端子４
４０における負電流は、端子４２０の第１振幅および端
子４４０の第２振幅を有するＡＣ溶接電流を生成するよ
うに、既に検討済みの制御論理に従って選択的に操作さ
れる。エラー増幅器４５２を使用し、入力４５４、４５
６を備えるコントローラ４５０は、入力４５４における
電流コマンドと線４５６に現れる分路Ｓからの実電流と
を比較する。線４６０における所要の大きさの制御電流
は、調和的に操作されるパルス幅変調器４７０、４７
２、４７４の入力へ導かれる。所要電流は、１つのマス
タ（主機）および２つのスレーブ（従属機）として運転
される各インバーター４００、４０２、４０４の貢献度
を変化することによって維持される。従って、同等量の
電流が３個全てのインバータによって供給される。図１
６における電流パルス５００によって示されるように、
各インバータの最大出力が５００アンペアである場合に
は、端子４２０、４４０において得られる最大電圧は、
図１７にＡＣ電流５１０として示されるように１，５０
０アンペアである。図１５に示すように、初期のユニッ
トは単一コントローラ４５０を用いて幾つかのインバー
タの電流出力を調和的に制御する。この種の配置構成
は、出力電流が１，５００アンペアの特殊インバータを
設計するよりも優れている。３，０００アンペアを生成
するために、電源Ｂは６個の個別インバータの並列運転
を必要とする。大容量インバータを特に設計することと
対照的に数個にインバータを組み合わせることは、図１
８に示す従来技術による場合よりも有利である。この従
来技術の場合における電源Ｄは、例えば図１９に示す波
形６００のような正弦波出力を持つ。３５４アンペアの
実効電流を与えるには、５００アンペアの最高電が要求
される。図２０に示すように、更に高い電流が要求され
る場合において、この差は一層明白である。溶接電流が
１，０００アンペアの正弦波波６０２が得られるような
電源Ｄの出力を生成するには、１，５００アンペアを超
過するピーク電流が発生する。パイプ溶接の場合には、
この種高ピーク電流は不利である。高いピーク電流を用
いると、高価な監視機能無しには一貫性のある溶接を実
施することは出来ないことがあり得る。電源Ｄは、所要
電流と入力線６１２の電圧によってに表されれる実電流
との間の差によって電流が制御される変圧器６１０だけ
を含む。図１５および１８に示す両方の電源において
は、本発明の利点は得られない。
【００２１】本発明の別の一態様において、正部分２０
０および負部分２０２の端部においてゲートするパルス
の幅を一般的に減少する線６２上の信号と共にパルス幅
変調器を提供するようにコントローラ５０はプログラム
される。制御機能の結果を図２１に示す。幅ａのパルス
７００は溶接間隙を横断する所要の高電流を導く。パル
ス２００の末端部において、コントローラ５０はパルス
をａ−ｘ、ａ−ｙ、続いて、ａ−ｚによって表される幅
まで徐々に減少させる。これらの幅の関係を図２２に示
す。パルス７０２の幅は負の部分２０２の末端部におい
て同様に減少する。従って、溶接電流の極性が変化する
と、ＡＣ溶接電流は徐々に減少する。電流の方向が変化
すると、これは溶接回路の電気歪みを減少させる。この
制御機能は各々の電源Ａ、Ａ’、Ａ”、及び、Ａ”’に
おいて使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態を示す配線図であ
る。
【図２】図１において用いられる制御回路の部分を示す
論理図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態の２方向性自由ホイ
ーリング回路における改変正の部分配線図である。
【図４】反対極性電流部分を平衡振幅および等幅にする
ために溶接作業に導かれるパルスのパルスグラフであ
る。
【図５】図４に示すパルスグラフから得られた電流グラ
フである。
【図６】各溶接部分に関する振幅が低い図４に類似のパ
ルスグラフである。
【図７】図６に示すパルスグラフから得られる電流の電
流グラフである。
【図８】ＡＣ溶接電流の正と負の電流部分の振幅の差を
示すパルスグラフである。
【図９】図８のパルスグラフから結果として得られる電
流グラフである。
【図１０】反対極性の溶接電流部分における異なる大き
さ及びパルス幅の電流パルスを示すパルスグラフであ
る。
【図１１】図１０に示すパルスグラフから結果として得
られる電流グラフである。
【図１２】図１に示すような本発明の代替実施形態を示
す図である。
【図１３】図１に示すような本発明の代替実施形態を示
す図である。
【図１４】図１に示すような本発明の代替実施形態を示
す図である。
【図１５】初期の電源の組合せ構成図および結線図であ
る。
【図１６】図１５に示す電源における１つの段階におけ
るＡＣ溶接電流を示す電流グラフである。
【図１７】図１５に示す電源において得られる組合せ出
力ＡＣ溶接電流を示す電流グラフである。
【図１８】パイプ溶接に使用される大電流を生成する簡
単な電源を示す結線図である。
【図１９】図１８に示す中程度の出力電流が５００アン
ペアである従来の技術による電源の正弦波出力を示す図
である。
【図２０】ピーク電流が１，５００アンペアである図１
１に示す従来の技術による大ＡＣ溶接電流電源の正弦波
出力を示す図である。
【図２１】溶接電流の各電流部分の末端部における漸次
減少電流を用いた本発明の更なる改変を示すパルスダイ
アグラムである。
【図２２】図２１の改変に用いられる幅の漸次減少を示
す単一ゲートパルスを表す図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｍ 7/538 Ｈ０２Ｍ 7/538 Ｚ 7/5387 7/5387 Ａ 9/00 9/00 Ｂ Ｆターム(参考） 4E082 AA01 BA02 BA04 CA01 DA01 EC13 ED01 EE03 EE04 EE05 EF07 EF15 FA04 5H007 BB04 CA02 CB06 CB12 DA06 DB01 DC02 EA13 5H790 BA03 BB15 CC04 DD06 EA16 EB04

Claims (67)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電極と被加工物との間の間隙を横断する
    ＡＣアーク電流によるＡＣアーク溶接用ＡＣ線間電圧の
    供給源に接続可能な電源であって、前記電源が前記線間
    電圧をＡＣ出力電圧に変換する大容量変圧器と、前記Ａ
    Ｃ出力電圧を正の端子と一般にゼロ電圧である共通端子
    端との間および負の端子と前記共通端子との間のＤＣ電
    圧に変換する整流器と、所与の論理が第１スイッチへ適
    用されるときに前記間隙を横断して前記正の端子を前記
    共通端子へ接続する第１スイッチと、所与の論理が第２
    スイッチへ適用されるときに前記間隙を横断して前記負
    の端子を前記共通端子へ接続する第２スイッチと、入力
    および少なくとも１８ｋＨｚの周波数において生成され
    るパルス形式の出力信号が導かれる出力を有するパルス
    幅変調器とを有し、前記出力の前記パルスの各々の幅が
    前記パルス幅変調器の前記入力によって制御され、第１
    期間用第１スイッチゲート信号と第２期間用第２スイッ
    チゲート信号を交互に生成するコントローラと、前記第
    １期間中に前記出力信号によって前記第１スイッチを操
    作する第１手段と、前記第２期間中に前記出力信号によ
    って前記第２スイッチを操作する第２手段とを有し、そ
    れによって前記ＡＣ電流が前記第１期間における正の部
    分および前記第２期間における負の部分を有することを
    特徴とする電源。
  2. 【請求項２】 前記コントローラが前記第１期間におけ
    る第１論理および前記第２期間における第２論理を有す
    るスイッチ作動可能化信号が生成される出力端子と、前
    記スイッチ作動可能化信号が前記第１論理状態にあると
    きに前記第１スイッチゲート信号を生成する手段と、前
    記スイッチ作動可能化信号が前記第２論理状態にあると
    きに前記第２スイッチゲート信号を生成する手段とを有
    する請求項１に記載の電源。
  3. 【請求項３】 前記第１手段が前記出力信号および前記
    第１ゲート信号の受信時に前記所与の論理を前記第１ス
    イッチへ適用するための論理ゲートである請求項２に記
    載の電源。
  4. 【請求項４】 前記第２手段が前記出力信号および前記
    第２ゲート信号の受け取りに際して前記所与の論理を前
    記第２スイッチへ適用する論理ゲートである請求項３に
    記載の電源。
  5. 【請求項５】 前記間隙と並列配置された２方向性では
    あるが選択可能な自由ホイーリング回路を有する請求項
    ４に記載の電源。
  6. 【請求項６】 前記２方向性自由ホイーリング回路がダ
    イオードと並列配置された前記被加工物から前記電極へ
    向かう極性を有する第１バイパススイッチ及び前記ダイ
    オードと並列配置された前記電極から前記被加工物へ向
    かう極性を有する第２バイパススイッチを備えた直列分
    岐部を有し、前記第１と第２バイパススイッチが直列接
    続され、一方の前記期間中は前記バイパススイッチの一
    方およびもう一方の前記期間中は前記バイパススイッチ
    のもう一方を閉じる手段を有する請求項５に記載の電
    源。
  7. 【請求項７】 前記間隙と並列配置された２方向性では
    あるが選択可能な自由ホイーリング回路を有する請求項
    ３に記載の電源。
  8. 【請求項８】 前記２方向性自由ホイーリング回路がダ
    イオードと並列配置された前記被加工物から前記電極に
    向かう極性を有する第１バイパススイッチ及び前記ダイ
    オードと並列配置された前記電極から前記被加工物に向
    かう極性を有する第２バイパススイッチを備えた直列分
    岐部を有し、前記第１と第２バイパススイッチが直列接
    続され、一方の前記期間中は前記バイパススイッチの一
    方およびもう一方の前記期間中は前記バイパススイッチ
    のもう一方を閉じる手段を有する請求項７に記載の電
    源。
  9. 【請求項９】 前記間隙と並列配置された２方向性では
    あるが選択可能な自由ホイーリング回路を有する請求項
    ２に記載の電源。
  10. 【請求項１０】 前記２方向性自由ホイーリング回路が
    ダイオードと並列配置された前記被加工物から前記電極
    へ向かう極性を有する第１バイパススイッチ及び前記ダ
    イオードと並列配置された前記電極から前記被加工物へ
    向かう極性を有する第２バイパススイッチを備えた直列
    分岐部を有し、前記第１と第２バイパススイッチが直列
    接続され、一方の前記期間中は前記バイパススイッチの
    一方およびもう一方の前記期間中は前記バイパススイッ
    チのもう一方を閉じる手段を有する請求項９に記載の電
    源。
  11. 【請求項１１】 前記間隙と並列配置された２方向性で
    はあるが選択可能な自由ホイーリング回路を有する請求
    項１に記載の電源。
  12. 【請求項１２】 前記２方向性自由ホイーリング回路が
    ダイオードと並列配置された前記被加工物から前記電極
    へ向かう極性を有する第１バイパススイッチ及び前記ダ
    イオードと並列配置された前記電極から前記被加工物へ
    向かう極性を有する第２バイパススイッチを備えた直列
    分岐部を有し、前記第１と第２バイパススイッチが直列
    接続され、一方の前記期間中は前記バイパススイッチの
    一方およびもう一方の前記期間中は前記バイパススイッ
    チのもう一方を閉じる手段を有する請求項１１に記載の
    電源。
  13. 【請求項１３】 前記２方向性自由ホイーリング回路が
    ダイオードと直列配置された前記被加工物から前記電極
    へ向かう極性を有する第１バイパススイッチ及び前記ダ
    イオードと直列配置された前記電極から前記被加工物へ
    向かう極性を有する第２バイパススイッチを備えた並列
    分岐部を有し、前記第１と第２バイパススイッチが並列
    接続され、一方の前記期間中は前記バイパススイッチの
    一方およびもう一方の前記期間中は前記バイパススイッ
    チのもう一方を閉じる手段を有する請求項５に記載の電
    源。
  14. 【請求項１４】 前記２方向性自由ホイーリング回路が
    ダイオードと直列配置された前記被加工物から前記電極
    へ向かう極性を有する第１バイパススイッチ及び前記ダ
    イオードと直列配置された前記電極から前記被加工物へ
    向かう極性を有する第２バイパススイッチを備えた並列
    分岐部を有し、前記第１と第２バイパススイッチが並列
    接続され、一方の前記期間中は前記バイパススイッチの
    一方およびもう一方の前記期間中は前記バイパススイッ
    チのもう一方を閉じる手段を有する請求項７に記載の電
    源。
  15. 【請求項１５】 前記２方向性自由ホイーリング回路が
    ダイオードと直列配置された前記被加工物から前記電極
    へ向かう極性を有する第１バイパススイッチ及び前記ダ
    イオードと直列配置された前記電極から前記被加工物へ
    向かう極性を有する第２バイパススイッチを備えた並列
    分岐部を有し、前記第１と第２バイパススイッチが並列
    接続され、一方の前記期間中は前記バイパススイッチの
    一方およびもう一方の前記期間中は前記バイパススイッ
    チのもう一方を閉じる手段を有する請求項９に記載の電
    源。
  16. 【請求項１６】 前記２方向性自由ホイーリング回路が
    ダイオードと直列配置された前記被加工物から前記電極
    へ向かう極性を有する第１バイパススイッチ及び前記ダ
    イオードと直列配置された前記電極から前記被加工物へ
    向かう極性を有する第２バイパススイッチを備えた並列
    分岐部を有し、前記第１と第２バイパススイッチが並列
    接続され、一方の前記期間中は前記バイパススイッチの
    一方およびもう一方の前記期間中は前記バイパススイッ
    チのもう一方を閉じる手段を有する請求項１１に記載の
    電源。
  17. 【請求項１７】 前記変圧器の定格が少なくとも約３０
    ｋＷである請求項１３に記載の電源。
  18. 【請求項１８】 前記変圧器の定格が少なくとも約３０
    ｋＷである請求項６に記載の電源。
  19. 【請求項１９】 前記変圧器の定格が少なくとも約３０
    ｋＷである請求項５に記載の電源。
  20. 【請求項２０】 前記変圧器の定格が少なくとも約３０
    ｋＷである請求項４に記載の電源。
  21. 【請求項２１】 前記変圧器の定格が少なくとも約３０
    ｋＷである請求項３に記載の電源。
  22. 【請求項２２】 前記変圧器の定格が少なくとも約３０
    ｋＷである請求項２に記載の電源。
  23. 【請求項２３】 前記変圧器の定格が少なくとも約３０
    ｋＷである請求項１に記載の電源。
  24. 【請求項２４】 前記パルス幅変調器が少なくとも１０
    ００アンペアのアーク電流を生成するようにパルスを調
    節する請求項２３に記載の電源。
  25. 【請求項２５】 前記パルス幅変調器が少なくとも１０
    ００アンペアのアーク電流を生成するようにパルスを調
    節する請求項１３に記載の電源。
  26. 【請求項２６】 前記パルス幅変調器が少なくとも１０
    ００アンペアのアーク電流を生成するようにパルスを調
    節する請求項６に記載の電源。
  27. 【請求項２７】 前記パルス幅変調器が少なくとも１０
    ００アンペアのアーク電流を生成するようにパルスを調
    節する請求項５に記載の電源。
  28. 【請求項２８】 前記パルス幅変調器が少なくとも１０
    ００アンペアのアーク電流を生成するようにパルスを調
    節する請求項４に記載の電源。
  29. 【請求項２９】 前記パルス幅変調器が少なくとも１０
    ００アンペアのアーク電流を生成するようにパルスを調
    節する請求項３に記載の電源。
  30. 【請求項３０】 前記パルス幅変調器が少なくとも１０
    ００アンペアのアーク電流を生成するようにパルスを調
    節する請求項２に記載の電源。
  31. 【請求項３１】 前記パルス幅変調器が少なくとも１０
    ００アンペアのアーク電流を生成するようにパルスを調
    節する請求項１に記載の電源。
  32. 【請求項３２】 前記コントローラが少なくとも前記第
    １期間を調節する手段を有する請求項３０に記載の電
    源。
  33. 【請求項３３】 前記コントローラが少なくとも前記第
    １期間を調節する手段を有する請求項１３に記載の電
    源。
  34. 【請求項３４】 前記コントローラが少なくとも前記第
    １期間を調節する手段を有する請求項６に記載の電源。
  35. 【請求項３５】 前記コントローラが少なくとも前記第
    １期間を調節する手段を有する請求項５に記載の電源。
  36. 【請求項３６】 前記コントローラが少なくとも前記第
    １期間を調節する手段を有する請求項１に記載の電源。
  37. 【請求項３７】 前記パルス幅変調器への前記入力が前
    記第１期間中に前記パルスのデューティサイクルにより
    電流振幅を制御する第１入力および前記第２期間中に前
    記パルスのデューティサイクルにより電流振幅を制御す
    る第２入力を有し、これにより前記の振幅が異なる請求
    項３６に記載の電源。
  38. 【請求項３８】 前記パルス幅変調器への前記入力が前
    記第１期間中に前記パルスのデューティサイクルにより
    電流振幅を制御する第１入力および前記第２期間中に前
    記パルスのデューティサイクルにより電流振幅を制御す
    る第２入力を有し、これにより前記の振幅が異なる請求
    項１３に記載の電源。
  39. 【請求項３９】 前記パルス幅変調器への前記入力が前
    記第１期間中に前記パルスのデューティサイクルにより
    電流振幅を制御する第１入力および前記第２期間中に前
    記パルスのデューティサイクルにより電流振幅を制御す
    る第２入力を有し、これにより前記の振幅が異なる請求
    項６に記載の電源。
  40. 【請求項４０】 前記パルス幅変調器への前記入力が前
    記第１期間中に前記パルスのデューティサイクルにより
    電流振幅を制御する第１入力および前記第２期間中に前
    記パルスのデューティサイクルにより電流振幅を制御す
    る第２入力を有し、これにより前記の振幅が異なる請求
    項５に記載の電源。
  41. 【請求項４１】 前記パルス幅変調器への前記入力が前
    記第１期間中に前記パルスのデューティサイクルにより
    電流振幅を制御する第１入力および前記第２期間中に前
    記パルスのデューティサイクルにより電流振幅を制御す
    る第２入力を有し、これにより前記の振幅が異なる請求
    項１に記載の電源。
  42. 【請求項４２】 前記出力電圧が約１００ボルト未満で
    ある請求項４１に記載の電源。
  43. 【請求項４３】 前記出力電圧が約１００ボルト未満で
    ある請求項３１に記載の電源。
  44. 【請求項４４】 前記出力電圧が約１００ボルト未満で
    ある請求項２３に記載の電源。
  45. 【請求項４５】 前記出力電圧が約１００ボルト未満で
    ある請求項１１に記載の電源。
  46. 【請求項４６】 前記２方向性自由ホイーリング回路が
    ダイオードと並列配置された前記被加工物から前記電極
    へ向かう極性を有する第１バイパススイッチ及び前記ダ
    イオードと並列配置された前記電極から前記被加工物へ
    向かう極性を有する第２バイパススイッチを備えた直列
    分岐部を有し、前記第１と第２バイパススイッチが直列
    接続され、一方の前記期間中は前記バイパススイッチの
    一方およびもう一方の前記期間中は前記バイパススイッ
    チのもう一方を閉じる手段を有する請求項４５に記載の
    電源。
  47. 【請求項４７】 前記出力電圧が約１００ボルト未満で
    ある請求項２に記載の電源。
  48. 【請求項４８】 前記出力電圧が約１００ボルト未満で
    ある請求項１に記載の電源。
  49. 【請求項４９】 前記共通端子がシステム接地部である
    請求項４８に記載の電源。
  50. 【請求項５０】 前記共通端子がシステム接地部である
    請求項４２に記載の電源。
  51. 【請求項５１】 前記共通端子がシステム接地部である
    請求項３１に記載の電源。
  52. 【請求項５２】 前記共通端子がシステム接地部である
    請求項２３に記載の電源。
  53. 【請求項５３】 前記共通端子がシステム接地部である
    請求項１に記載の電源。
  54. 【請求項５４】 前記２方向性自由ホイーリング回路が
    ダイオードと並列配置された前記被加工物から前記電極
    へ向かう極性を有する第１バイパススイッチ及び前記ダ
    イオードと並列配置された前記電極から前記被加工物へ
    向かう極性を有する第２バイパススイッチを備えた直列
    分岐部を有し、前記第１と第２バイパススイッチが直列
    接続され、一方の前記期間中は前記バイパススイッチの
    一方およびもう一方の前記期間中は前記バイパススイッ
    チのもう一方を閉じる手段を有する請求項５３に記載の
    電源。
  55. 【請求項５５】 前記共通端子がシステム接地部である
    請求項２に記載の電源。
  56. 【請求項５６】 前記共通端子がシステム接地部である
    請求項１に記載の電源。
  57. 【請求項５７】 前記正と負の部分との間で変化する以
    前にアーク電流を減少させるために前記第１および第２
    期間の末端部において前記パルスの幅減少させるコント
    ローラを有する請求項１に記載の電源。
  58. 【請求項５８】 電極と被加工物との間の間隙を横断す
    るＡＣアーク電流によるＡＣアーク溶接用ＡＣ線間電圧
    の供給源に接続可能な電源であって、前記電源が前記線
    間電圧をＡＣ出力電圧に変換する大容量変圧器と、前記
    ＡＣ出力電圧を正の端子と一般にゼロ電圧である共通端
    子端との間および負の端子と前記共通端子との間の約１
    ００ボルト未満のＤＣ電圧に変換する整流器と、ゲート
    信号が前記第１スイッチへ供給されたときに前記正端子
    を前記間隙を横断して前記共通端子へ接続する第１スイ
    ッチと、ゲート信号が前記第２スイッチへ供給されたと
    きに前記負端子を前記間隙を横断して前記共通端子へ接
    続する第２スイッチと、周波数が少なくとも約１８ｋＨ
    ｚのパルスのゲート信号を生成するように操作されるパ
    ルス幅変調器と、第１期間中に前記ゲート信号を前記第
    １スイッチへ導く第１論理ゲートと、第２期間中に前記
    ゲート信号を前記第２スイッチへ導く第２論理ゲートと
    ＡＣアーク電流を生成するように前記論理ゲージを交互
    に操作するコントローラとを有する電源。
  59. 【請求項５９】 前記間隙と並列配置された２方向性で
    はあるが選択可能な自由ホイーリング回路を有する請求
    項５８に記載の電源。
  60. 【請求項６０】 前記２方向性自由ホイーリング回路が
    ダイオードと並列配置された前記被加工物から前記電極
    へ向かう極性を有する第１バイパススイッチ及び前記ダ
    イオードと並列配置された前記電極から前記被加工物へ
    向かう極性を有する第２バイパススイッチを備えた直列
    分岐部を有し、前記第１と第２バイパススイッチが直列
    接続され、一方の前記期間中は前記バイパススイッチの
    一方およびもう一方の前記期間中は前記バイパススイッ
    チのもう一方を閉じる手段を有する請求項５９に記載の
    電源。
  61. 【請求項６１】 前記２方向性自由ホイーリング回路が
    ダイオードと直列配置された前記被加工物から前記電極
    へ向かう極性を有する第１バイパススイッチ及び前記ダ
    イオードと直列配置された前記電極から前記被加工物へ
    向かう極性を有する第２バイパススイッチを備えた並列
    分岐部を有し、前記第１と第２バイパススイッチが並列
    接続され、一方の前記期間中は前記バイパススイッチの
    一方およびもう一方の前記期間中は前記バイパススイッ
    チのもう一方を閉じる手段を有する請求項５９に記載の
    電源。
  62. 【請求項６２】 前記変圧器の定格が少なくとも３０ｋ
    Ｗである請求項５８に記載の電源。
  63. 【請求項６３】 前記パルス幅変調器が少なくとも１０
    ００アンペアのアーク電流を生成するようにパルスを調
    節する請求項５８に記載の電源。
  64. 【請求項６４】 前記コントローラが少なくとも前記第
    １期間を調節する手段を有する請求項５８に記載の電
    源。
  65. 【請求項６５】 前記パルス幅変調器への前記入力が前
    記第１期間中に前記パルスのデューティサイクルにより
    電流振幅を制御する第１入力および前記第２期間中に前
    記パルスのデューティサイクルにより電流振幅を制御す
    る第２入力を有し、これにより前記の振幅が異なる請求
    項５８に記載の電源。
  66. 【請求項６６】 前記共通端子がシステム接地部である
    請求項５８に記載の電源。
  67. 【請求項６７】 電極と被加工物との間の間隙を横断す
    るＡＣアーク電流によるＡＣアーク溶接用ＡＣ線間電圧
    の供給源に接続可能な電源であって、前記電源が前記線
    間電圧をＡＣ出力電圧に変換する大容量変圧器と、前記
    ＡＣ出力電圧を正の端子と一般にゼロ電圧である共通端
    子端との間および負の端子と前記共通端子との間のＤＣ
    電圧に変換する整流器と、ゲート信号が前記第１スイッ
    チへ供給されたときに前記正端子を前記間隙を横断して
    前記共通端子へ接続する第１スイッチと、ゲート信号が
    前記第２スイッチへ供給されたときに前記負端子を前記
    間隙を横断して前記共通端子へ接続する第２スイッチ
    と、周波数が少なくとも約１８ｋＨｚのパルスのゲート
    信号を生成するように操作されるパルス幅変調器と、第
    １期間中に前記パルスを前記第１スイッチへ導く第１回
    路と、第２期間中に前記パルスを前記第２スイッチへ導
    く第２回路とＡＣアーク電流を生成し、前記第１および
    第２期間の各々の末端部において前記パルスの幅を減少
    させるように前記第１および第２海路を交互に操作する
    コントローラとを有する電源。
JP2001153115A 2000-05-22 2001-05-22 アーク溶接用電源 Expired - Fee Related JP3649677B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/575,264 US6365874B1 (en) 2000-05-22 2000-05-22 Power supply for electric arc welding
US09/575264 2000-05-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002018574A true JP2002018574A (ja) 2002-01-22
JP3649677B2 JP3649677B2 (ja) 2005-05-18

Family

ID=24299584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001153115A Expired - Fee Related JP3649677B2 (ja) 2000-05-22 2001-05-22 アーク溶接用電源

Country Status (12)

Country Link
US (4) US6365874B1 (ja)
EP (1) EP1157772B1 (ja)
JP (1) JP3649677B2 (ja)
CN (1) CN1218807C (ja)
AT (1) ATE381408T1 (ja)
AU (1) AU751558B2 (ja)
CA (1) CA2348140C (ja)
DE (1) DE60131923T2 (ja)
ID (1) ID30296A (ja)
RU (1) RU2219646C2 (ja)
TW (1) TW528640B (ja)
ZA (1) ZA200104133B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005187173A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Ishida Co Ltd 搬送装置および組合せ計量装置

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6365874B1 (en) * 2000-05-22 2002-04-02 Lincoln Global, Inc. Power supply for electric arc welding
US6472634B1 (en) * 2001-04-17 2002-10-29 Lincoln Global, Inc. Electric arc welding system
US6825435B1 (en) * 2002-03-12 2004-11-30 Lyndon Brown Power supply and control equipment for a resistance welding machine
US7091445B2 (en) 2002-10-25 2006-08-15 Lincoln Global, Inc. Electric arc welder and method for controlling the welding process of the welder
GB2396441B (en) * 2002-12-20 2005-11-30 Motorola Inc Circuit and method for supplying an electrical a.c. load
DE10308313B4 (de) * 2003-02-26 2010-08-19 Siemens Ag Halbleiterdiode, elektronisches Bauteil, Spannungszwischenkreisumrichter und Steuerverfahren
US7274000B2 (en) * 2003-07-11 2007-09-25 Lincoln Global, Inc. Power source for high current welding
US6998573B2 (en) * 2003-07-11 2006-02-14 Lincoln Global, Inc. Transformer module for a welder
US9333580B2 (en) 2004-04-29 2016-05-10 Lincoln Global, Inc. Gas-less process and system for girth welding in high strength applications
US8759715B2 (en) 2004-10-06 2014-06-24 Lincoln Global, Inc. Method of AC welding with cored electrode
US7166817B2 (en) * 2004-04-29 2007-01-23 Lincoln Global, Inc. Electric ARC welder system with waveform profile control for cored electrodes
US7385159B2 (en) * 2004-06-21 2008-06-10 Lincoln Global, Inc. Output stage for an electric arc welder
US8581147B2 (en) * 2005-03-24 2013-11-12 Lincoln Global, Inc. Three stage power source for electric ARC welding
US8269141B2 (en) * 2004-07-13 2012-09-18 Lincoln Global, Inc. Power source for electric arc welding
US8785816B2 (en) 2004-07-13 2014-07-22 Lincoln Global, Inc. Three stage power source for electric arc welding
US9956639B2 (en) * 2005-02-07 2018-05-01 Lincoln Global, Inc Modular power source for electric ARC welding and output chopper
US9855620B2 (en) 2005-02-07 2018-01-02 Lincoln Global, Inc. Welding system and method of welding
US7495193B2 (en) * 2005-03-15 2009-02-24 Lincoln Global, Inc. Pipe seam tack welding methods and apparatus using modified series arc welding
US7968822B2 (en) * 2005-03-28 2011-06-28 Lincoln Global, Inc. Arc welding system
US9647555B2 (en) * 2005-04-08 2017-05-09 Lincoln Global, Inc. Chopper output stage for arc welder power source
US8975558B2 (en) * 2005-04-27 2015-03-10 Lincoln Global, Inc. Selector device for electric arc welder
US8143550B2 (en) * 2005-06-21 2012-03-27 International Advanced Research Centre For Powder Metallurgy And New Materials (Arci) Device for controlling the on and off time of the metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), a device spark coating the surfaces of metal workpiece incorporating the said control device and a method of coating metal surfaces using the said device
US8598491B2 (en) * 2005-11-04 2013-12-03 Lincoln Global, Inc. GTAW welder
US9259796B2 (en) * 2006-01-17 2016-02-16 Lincoln Global, Inc. Synergic TIG welding system
JP2008018436A (ja) * 2006-07-11 2008-01-31 Yorozu Corp 溶接方法および溶接物
AT504197B1 (de) * 2006-09-08 2010-01-15 Fronius Int Gmbh Schweissverfahren zur durchführung eines schweissprozesses
US8946596B2 (en) 2006-10-05 2015-02-03 Lincoln Global, Inc. Multiple welding using a single power source
JP2008279462A (ja) * 2007-05-08 2008-11-20 Daihen Corp 交流アーク溶接電源
US8824175B2 (en) * 2008-02-13 2014-09-02 Illinois Tool Works Inc. Constant voltage welder capacitor ripple current reduction method and system
US8455794B2 (en) 2009-06-03 2013-06-04 Illinois Tool Works Inc. Welding power supply with digital control of duty cycle
US8604384B2 (en) 2009-06-18 2013-12-10 Illinois Tool Works Inc. System and methods for efficient provision of arc welding power source
US20110011842A1 (en) * 2009-07-19 2011-01-20 Thomas Jose P Method and apparatus for receiving a universal 3 phase input voltage in a welding power source
US8278598B2 (en) * 2009-08-14 2012-10-02 Arcelormittal Investigacion Y Desarrollo, S.L. Methods and systems for resistance spot welding using direct current micro pulses
US8426772B2 (en) * 2009-09-02 2013-04-23 Lincoln Global, Inc. Auxiliary power supply for a welding machine
DE102009045689A1 (de) * 2009-10-14 2011-04-28 Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG Messumformer
US9073137B2 (en) * 2012-03-02 2015-07-07 Lincoln Global, Inc. Work current switching to eliminate arc blow
US9381592B2 (en) * 2012-07-23 2016-07-05 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for providing welding type power
RU2523066C1 (ru) * 2012-12-28 2014-07-20 Сергей Александрович Вощинин Источник электропитания плазмотрона
US9550248B2 (en) * 2013-03-07 2017-01-24 Lincoln Global, Inc. Electric arc welder using high frequency pulses and negative polarity
US10040142B2 (en) 2013-03-15 2018-08-07 Lincoln Global, Inc. Variable polarity pulse with constant droplet size
US10052707B2 (en) * 2014-04-04 2018-08-21 Lincoln Global, Inc. Method and system to use AC welding waveform and enhanced consumable to improve welding of galvanized workpiece
US10486270B2 (en) 2014-04-07 2019-11-26 Illinois Tool Works Inc. System for determining inductance of a power cable
US10682722B2 (en) 2014-12-18 2020-06-16 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for measuring characteristics of a welding cable with a low power transceiver
US10449614B2 (en) 2014-12-18 2019-10-22 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for solid state sensor measurements of welding cables
US10734918B2 (en) 2015-12-28 2020-08-04 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for efficient provision of arc welding power source
DE102018000245B4 (de) * 2018-01-15 2020-08-20 Hbs Bolzenschweiss-Systeme Gmbh & Co. Kg Schweissstromerzeugunsvorrichtung
US12128508B2 (en) * 2018-10-22 2024-10-29 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for controlling arc initiation and termination in a welding process
US11203077B2 (en) * 2019-08-20 2021-12-21 Hanka Gordon R Apparatus for controlling AC weld current by means of an arc igniter

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3404287A (en) * 1964-07-08 1968-10-01 Bobby Gene Hubbard Ring counter
US3728516A (en) * 1970-10-16 1973-04-17 A Daspit Welding power source
US4292497A (en) * 1979-02-01 1981-09-29 Paton Boris E Pulsed arc welding and surfacing apparatus
US4453073A (en) * 1980-12-22 1984-06-05 Crucible Societe Anonyme High frequency welding apparatus
US4742208A (en) * 1986-10-14 1988-05-03 Esab Welding Products, Inc. Welding system with electronic control
JPS6453773A (en) * 1987-08-24 1989-03-01 Hitachi Seiko Kk Frequency variable ac tig arc welding power unit
US4861965A (en) * 1987-12-29 1989-08-29 The Lincoln Electric Company Method and apparatus for TIG welding
US4947021A (en) * 1987-12-29 1990-08-07 The Lincoln Electric Company Method and apparatus for TIG welding
US4876433A (en) * 1988-06-29 1989-10-24 Hitachi Seiko, Ltd. Inverter controlled-type power source for arc welding
RU2011279C1 (ru) * 1991-12-28 1994-04-15 Рухман Андрей Александрович Преобразователь переменного тока в переменный
US5357078A (en) * 1992-12-17 1994-10-18 Snap-On Incorporated Precision linear variable current control
US5444356A (en) * 1994-03-03 1995-08-22 Miller Electric Mfg. Co. Buck converter having a variable output and method for buck converting power with a variable output
JP3579531B2 (ja) 1996-04-09 2004-10-20 日立ビアメカニクス株式会社 アーク溶接用電源
US6051810A (en) 1998-01-09 2000-04-18 Lincoln Global, Inc. Short circuit welder
JP3231694B2 (ja) 1998-01-27 2001-11-26 株式会社三社電機製作所 溶接用電源装置
US6111216A (en) * 1999-01-19 2000-08-29 Lincoln Global, Inc. High current welding power supply
US6365874B1 (en) * 2000-05-22 2002-04-02 Lincoln Global, Inc. Power supply for electric arc welding

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005187173A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Ishida Co Ltd 搬送装置および組合せ計量装置

Also Published As

Publication number Publication date
US7060935B2 (en) 2006-06-13
ATE381408T1 (de) 2008-01-15
CN1324705A (zh) 2001-12-05
DE60131923T2 (de) 2008-12-11
CA2348140C (en) 2004-08-17
ID30296A (id) 2001-11-22
AU4616401A (en) 2001-11-29
EP1157772B1 (en) 2007-12-19
US6870132B2 (en) 2005-03-22
US6365874B1 (en) 2002-04-02
US20020070205A1 (en) 2002-06-13
CN1218807C (zh) 2005-09-14
TW528640B (en) 2003-04-21
DE60131923D1 (de) 2008-01-31
US20040021451A1 (en) 2004-02-05
CA2348140A1 (en) 2001-11-22
ZA200104133B (en) 2001-12-18
EP1157772A2 (en) 2001-11-28
RU2219646C2 (ru) 2003-12-20
US6600134B2 (en) 2003-07-29
AU751558B2 (en) 2002-08-22
US20050127048A1 (en) 2005-06-16
EP1157772A3 (en) 2003-12-10
JP3649677B2 (ja) 2005-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3649677B2 (ja) アーク溶接用電源
CN100513040C (zh) 用于电弧焊接的电源以及提供调节的焊接输出的方法
JP3401480B2 (ja) タンデム電極溶接機および２つの電極による溶接方法
CN100537107C (zh) 用于电弧焊接的模块电源、焊机和焊接方法
CA2518125C (en) Improved three stage power source for electric arc welding
US6504132B1 (en) Electric arc welder for variable AC input
JP2000071070A (ja) 溶接電源及び溶接電力供給方法
US20050006367A1 (en) Power source for high current welding
MXPA03011736A (es) Sistema y metodo de soldadura con arco electrico.
US7109437B2 (en) Electric ARC welder with background current
HK1082931A (en) Power source for electric arc welding

Legal Events

Date Code Title Description
A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20040107

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20040113

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040407

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040713

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041110

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20041221

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050118

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050215

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090225

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090225

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100225

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees