JPH01313190A - 直流溶接電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアーク溶接装置に係り、特にアーク電流及びワ
イヤ加熱電流を溶接継手に応じて制御可能な直流溶接電
源装置に関する。

〔従来の技術〕

ホットワイヤ溶接装置は、ワイヤに通電して抵抗熱によ
り加熱し、輻射熱損失の多いアーク熱のみの溶接に対し
、少ない入熱量でワイヤ溶着量を増加可能な特徴を有し
ているが、アークの磁気吹き現象を防止するために、ワ
イヤとアーク側へ交互に通電する制御が用いられている
。

第３図は従来の直流溶接電源装置の構成を示す回路図で
ある。

直流電源部１２の出力端には、アーク用ケーブル２０及
びアース用ケーブル４０が接続され、さらにスイッチン
グ素子１ａを介してワイヤ用ケーブル３０がケーブル２
０に並列的に接続されている。また、ケーブル２０と４
０の入力部間にはパワースイッチング素子１ｂが接続さ
れている。

ケーブル２０．３０及び４０には、ティグ（ＴＩＧ））
−チ２１、ワイヤトーチ３１及び母材５０の各々が接続
されている。さらに、スイッチング素子１ａ、ｌｂの制
御端子にはゲート制御器６０が接続されている。

第３図の構成において、直流電源部１２は、定電流特性
又は定電圧特性を有し、アーク用ケーブル２０を流れる
アーク電流１ａとワイヤ用ケーブル３０を流れるワイヤ
電流１ｗとは、第４図に示すように交互に流される。こ
のように電流を流すために、まず、スイッチ素子１ａ、
ｌｂをオンからオフ状態へ転じてアーク電流１ａを流し
、これを時間Ｔ１の終了まで継続する。時間ＴＩの終了
と共にスイッチング素子１ａのみをオフからオン状態に
し、ワイヤ電流Ｉｗをアーク電流１ａに引き続いて発生
させる。スイッチング素子１ａのオン状態は、時間Ｔｔ
Ｏ間連続になされる。

スイッチング素子１ａがオンになってから、時間Ｔ、が
経過した時点でスイッチング素子１ｂがオンにされ、時
間（Ｔｚ　−７３）の間継続される。

スイッチング素子１ｂがオンにされると同時に、ワイヤ
電流１ｗがオフにされる。したがって、時間（Ｔｚ　−
Ｔｓ　）においては、アーク電流Ｉａ。

ワイヤ電流１ｗが共に休止する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来の直流溶接電源装置にあっては、ワイヤへ
の通電々流が電源の電流値に支配されるため、ワイヤの
溶着量が制限され、さらにはスイッチング素子１ｂの短
絡動作によって該素子の発熱による電力損失を生じさせ
、効率を低下させていた。

本発明の目的は、ワイヤ溶着を制限無く行なえると共に
スイッチング時の電力損失を生じないようにした直流溶
接電源装置を提供するところにある。

〔課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、アーク電流値及びワイヤ電流値の各々を設定する電流設定手段と、アークトーチに流れる電流を制御するスイッチング素子と、該スイッチング素子を駆動する周波数を設定する周波数設定器と、前記スイッチング素子の通電期間と非通電期間の比率を設定する比率設定器と、該比率設定器及び前記周波数設定器の各設定内容に基づいて前記スイッチング素子を駆動すると共に、前記比率設定内容に応じて前記電流設定手段の設定内容を選択して出力電流を得る制御手段とを設けるようにしたものである。゛ 〔作　用〕

アーク電流とワイヤ電流は、比率設定器で定まる通電比
によって交互に流れ、その周期は周波数設定器の設定内
容によって決定される。また、各々の電流値は電流設定
手段によ・り決定される。ワイヤトーチ回路に直列に挿
入されたスイッチング素子は、周波数設定器と０Ｎ−Ｏ
ＦＦ比率設定器とにより一義的に制御される。したがっ
て、電源出力を短絡させるスイッチング素子を設けるこ
となく電流制御を行なうことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明による直流溶接電源装置の一実施例を示
すブロック図である。

電源部１２は、交流電源（例えば、３相２００Ｖ）を整
流する整流器２、この整流器２の出力を所定の高周波交
流に変換するインバータ３．インバータ３の出力を所望
の電圧に降下させるトランス４．トランス４の高周波出
力を整流する整流器５、インバータ３をＰＷＭ制御する
ＰＷＭ制御器６ａ、電流設定器７ａ及びアーク電流Ｉａ
を検出する電流検出器８ａより構成される。

ＰＷＭ制御器６ａには、更にワイヤ電流１ｗを検出する
電流検出器８ｂされると共に、切替制御器１１が接続さ
れる。切替制御器１１には、電流設定器７ｂが接続され
、これと電流設定器７ａとの一方が切替え出力される。

切替制御器１１及びワイヤ電流Ｉｗを制御するパワース
イッチング素子１の各々を制御するためにＰＷＭ制御器
６ｂが設けられ、このＰＷＭ制御器６ｂにはｆ＝’／　
（’ｒ＋　＋’ｌ’２）を発生する周波数設定器９及び
０Ｎ−ＯＦＦ比率設定器１０が接続されている。０Ｎ−
ＯＦＦ比率設定器１０は、パワースイッチング素子１の
ＯＮ期間とＯＦＦ期間の割合いを設定する。

次に、第１図の構成の動作について、第２図を参照して
説明する。

パワースイッチング素子１のＯＮ期間Ｔ２には、母材５
０とワイヤトーチ３１との間の抵抗値が、母材５０とＴ
ＩＧトーチ２１の抵抗値よりも小さいため、電流設定器
７ａ及び電流検出器８ａにより設定された値のワイヤ電
流１ｗがワイヤトーチ３１に流れる。

一方、ＯＦＦ期間期間では、電流設定器７ｂと電流検出
器８ｂにより設定された値のアーク電流ＩａがＴＩＧ）
−チ２１に流れる。ワイヤ電流ＩＷとアーク電流Ｉａと
は、電流設定器７ａと７ｂで設定され、かつ電源出力が
スイッチング素子によって短絡される状態を生じないた
め、第４図の従来例のように出力電流Ｉｏが定価状態に
なるのが防止され、第２図のようにパルス電流が流れる
。

ＴＩＧ）−チ２１に流れるアーク電流は、パワースイッ
チング素子１及びインバータ３に使用するスイッチング
素子の特性を選ぶことにより、バイパルス化が可能にな
り、スイッチングによるアークの膨張や収縮音を可聴範
囲外にすることができる。

なお、従来装置では、ワイヤトーチ３１が母材５０から
離れると、アーク電流ＩａがＴＩＧ）−チ２１側へ流れ
てアーク電流１ａを増大させ、溶接作業に支承をきたす
ことがある。しかし、本発明によれば、電流検出器８ｂ
の検出電流が零又は零近傍のときに電流設定器７ｂの設
定値を零に設定することにより、上記の問題を解消する
ことができる。

以上示した実施例によれば、例えば、ＴＩＧ）−チヘ９
通電期間Ｔ、とワイヤへの通電期間Ｔ２の比、Ｔ＋／Ｔ
ｚ＝７０％／３０％とし、３０％の内の１０％をバイパ
ス期間とすると、直流電源出力３００Ａの場合には、従
来、約ＩＫＷの無駄な消費電力を生じていたのに対し、
これを無くすることが可能になる。また、このＩＫＷＯ
熱放散のためのヒートシンク及びファンを省略できるこ
とによって約５Ｋｇの重量低減が可能になる。

〔発明の効果〕

以上より明らかな如く、本発明によれば、アーク電流値
及びワイヤ電流値の各々を設定する電流設定手段と、ア
ークトーチに流れる電流を制御するスイッチング素子と
、該スイッチング素子を駆動する周波数を設定する周波
数設定器と、前記スイッチング素子の通電期間と非通電
期間の比率を設定する比率設定器と、該比率設定器及び
前記周波数設定器の各設定内容に基づいて前記スイッチ
ング素子を駆動すると共に、前記比率設定内容に応じて
前記電流設定手段の設定内容を選択して出力電流を得る
制御手段とを設けるようにしたので、スイッチング素子
の無駄な電力消費を防止し、温度上昇を防止し、効率向
上及び軽量化、小型化を図ることが可能になる。また、
電流バイパスをしないため、ワイヤ溶着量に制限が生じ
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による直流溶接電源装置を示すブロック
図、第２図ば第１図の実施例の各部動作波形図、第３図
は従来の直流溶接電源装置を示すブロック図、第４図は
第３図の装置の各部動作波形図である。 ２．５・・・・・・整流器、３・・・・・・インバータ
、５ａ。 ６ｂ・・・・・・ＰＷＭｉ＃Ｉ御器、７ａ、７ｂ・旧・
・電流設定器、３ａ、８ｂ・・・・・・電流検出器、９
・・・・・・周波数設定器、１０・・・・・・０Ｎ−Ｏ
ＦＦ比率設定器、１１・・・・・・切替制御器、２１・
・・・・・ＴＩＧトーチ、３１・・・・・・ワイヤトー
チ、５０・・・・・・母材。 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アーク電流とワイヤ電流を出力するホットワイヤ用の直
   流溶接電源装置において、アーク電流値及びワイヤ電流
   値の各々を設定する電流設定手段と、アークトーチに流
   れる電流を制御するスイッチング素子と、該スイッチン
   グ素子を駆動する周波数を設定する周波数設定器と、前
   記スイッチング素子の通電期間と非通電期間の比率を設
   定する比率設定器と、該比率設定器及び前記周波数設定
   器の各設定内容に基づいて前記スイッチング素子を駆動
   すると共に、前記比率設定内容に応じて前記電流設定手
   段の設定内容を選択して出力電流を得る制御手段とを具
   備することを特徴とする直流溶接電源装置。