JPH0322263B2 - - Google Patents
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- JPH0322263B2 JPH0322263B2 JP9149585A JP9149585A JPH0322263B2 JP H0322263 B2 JPH0322263 B2 JP H0322263B2 JP 9149585 A JP9149585 A JP 9149585A JP 9149585 A JP9149585 A JP 9149585A JP H0322263 B2 JPH0322263 B2 JP H0322263B2
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Landscapes
- Arc Welding Control (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(a) 技術分野
この発明は、直流アーク溶接用電源装置の短絡
時の電流制御機能に関する。
時の電流制御機能に関する。
(b) 発明の概要
この発明に係る直流アーク溶接用電源装置は、
アークの短絡消弧から次のアーク点弧への移行時
にアーク点弧時の電流制御値から短絡時電流制御
値に切り換えて適切な電流制御を行う直流アーク
溶接用電源装置である。
アークの短絡消弧から次のアーク点弧への移行時
にアーク点弧時の電流制御値から短絡時電流制御
値に切り換えて適切な電流制御を行う直流アーク
溶接用電源装置である。
(c) 従来技術とその欠点
消耗式電極を用いた短絡アーク法による溶接に
おいては、電源を供給した電極と母材とを接触さ
せて大電流を流し、電極と母材が離れたときにこ
の大電流による電極の加熱、雰囲気のイオン化、
強磁界の発生等によつてアークを発生させる。こ
のアーク流等による加熱によつて消耗式電極は溶
融し、その溶融部分(溶滴)が自重になつて落下
する。この落下時に電極と母材との一瞬の短絡が
生じ、この短絡によつて溶滴が母材側に完全に移
行するとともに短絡による大電流によつて再びア
ークが点弧される。以上の動作を数msの周期で
繰り返す。
おいては、電源を供給した電極と母材とを接触さ
せて大電流を流し、電極と母材が離れたときにこ
の大電流による電極の加熱、雰囲気のイオン化、
強磁界の発生等によつてアークを発生させる。こ
のアーク流等による加熱によつて消耗式電極は溶
融し、その溶融部分(溶滴)が自重になつて落下
する。この落下時に電極と母材との一瞬の短絡が
生じ、この短絡によつて溶滴が母材側に完全に移
行するとともに短絡による大電流によつて再びア
ークが点弧される。以上の動作を数msの周期で
繰り返す。
以上のような短絡式アーク溶接法における溶接
電圧及び電流の推移グラフを第5図A,Bに示
す。
電圧及び電流の推移グラフを第5図A,Bに示
す。
同図においてt1は電極が母材に接触した時、t2
は電極が溶融して母材から離れ始めた時、t3溶融
した部分が母材に接触し電極と母材が短絡した時
を示す。従つて、T1は短絡している期間、T2は
アークが点弧している期間を示している。
は電極が溶融して母材から離れ始めた時、t3溶融
した部分が母材に接触し電極と母材が短絡した時
を示す。従つて、T1は短絡している期間、T2は
アークが点弧している期間を示している。
ところで、従来の直流アーク溶接用電源装置は
第6図にその回路図を示すような構成になつてい
た。すなわち、三角結線の一次巻線Ta及び二重
星形結線の6相の二次巻線Tbを有する主変圧器
Tの一次巻線Taを三相交流の入力端子U,V,
Wに接続し、且つ6相の二次巻線Tbのそれぞれ
の巻線の一端子を溶接出力端子O1に接続する。
溶接出力端子O1には消耗式電極TDが接続され
る。6相の他端子には整流回路RFを構成する第
1〜第6サイリスタTH1〜TH6の各カソード
が接続されている。第1〜第3サイリスタTH1
〜TH3の各アノードは共に相間リアクトルL1
の一方の端子に接続され、第4〜第6サイリスク
TH4〜TH6の各アノードは共に前記相間リア
クトルL1の他方の端子に接続されている。この
相間リアクトルL1は二重星形接続される整流回
路RFの両星形整流回路部間の電流のバランスを
とるためのものである。相間リアクトルL1は中
間タツプを有しており、この中間タツプは直流リ
アクトルL2を介して溶接出力端子O2接続され
ているこの溶接出力端子O2には母材Bが接続さ
れる。
第6図にその回路図を示すような構成になつてい
た。すなわち、三角結線の一次巻線Ta及び二重
星形結線の6相の二次巻線Tbを有する主変圧器
Tの一次巻線Taを三相交流の入力端子U,V,
Wに接続し、且つ6相の二次巻線Tbのそれぞれ
の巻線の一端子を溶接出力端子O1に接続する。
溶接出力端子O1には消耗式電極TDが接続され
る。6相の他端子には整流回路RFを構成する第
1〜第6サイリスタTH1〜TH6の各カソード
が接続されている。第1〜第3サイリスタTH1
〜TH3の各アノードは共に相間リアクトルL1
の一方の端子に接続され、第4〜第6サイリスク
TH4〜TH6の各アノードは共に前記相間リア
クトルL1の他方の端子に接続されている。この
相間リアクトルL1は二重星形接続される整流回
路RFの両星形整流回路部間の電流のバランスを
とるためのものである。相間リアクトルL1は中
間タツプを有しており、この中間タツプは直流リ
アクトルL2を介して溶接出力端子O2接続され
ているこの溶接出力端子O2には母材Bが接続さ
れる。
この直流アーク溶接用電源装置の動作は、U,
V,Wからの三相交流入力を主変圧器Tで変圧
(一般的には降圧)し、その出力を整流回路RFで
整流して両出力端子O1,O2から電極TDと母
材B間に直流電力を供給するものである。ところ
で、出力側に直流リアクトルL2が設けられてい
るのは、短絡アーク時の過大電流を制限して電流
の急激な変化を緩和し、アーク流を制御し、さら
にアーク消弧からの再点弧時には短絡によるアー
ク消弧時に誘導起電力として蓄えられたLdi/dt
のエネルギーを放出してアーク再点弧を容易にす
る機能を果しており、短絡アーク法溶接を行う直
流アーク溶接用電源装置には不可欠なものであ
る。
V,Wからの三相交流入力を主変圧器Tで変圧
(一般的には降圧)し、その出力を整流回路RFで
整流して両出力端子O1,O2から電極TDと母
材B間に直流電力を供給するものである。ところ
で、出力側に直流リアクトルL2が設けられてい
るのは、短絡アーク時の過大電流を制限して電流
の急激な変化を緩和し、アーク流を制御し、さら
にアーク消弧からの再点弧時には短絡によるアー
ク消弧時に誘導起電力として蓄えられたLdi/dt
のエネルギーを放出してアーク再点弧を容易にす
る機能を果しており、短絡アーク法溶接を行う直
流アーク溶接用電源装置には不可欠なものであ
る。
しかし、この直流リアクトルL2及び相間リア
クトルL1のインダクタンス分により、アーク点
弧時の電流が制限されるため、アークの円滑な点
弧を妨げる原因にもなる。即ち、電極TDと母材
Bとが接触したときの短絡電流の立ち上がりが緩
やかで、第7図にこの短絡電流の時間グラフを示
すように一定の傾きをもつて緩やかに立ち上がる
ため、電流による発熱が少なくなり消耗式電極で
あるワイヤWの溶融が速がかに行われず、ワイヤ
Wが母材Bに短絡して加熱される期間(第5図の
T1)が長くなり、円滑なアーク移行が困難にな
る欠点があつた。また、近年溶接技術の高度化及
び省力化等に伴い、アーク溶接用電源装置と自動
溶接機との組合せによる溶接作業の自動化が促進
されている。このような場合は、アーク点弧を1
度の操作で行うことが必要で、アーク点弧に失敗
すると溶融したワイヤの飛散等によるスパツタが
発生し、被溶接物の美観を損なうのみでなく、そ
の部分が溶接不良になる場合がある。手動溶接の
場合でも、溶接電流、溶接速度、溶接姿勢等の
種々の溶接条件は溶接作業の都度変化するが、直
流リアクトルL2等に大きなインダクタンス値の
ものを用いることは、アーク期間(第5図のT2)
が長くなることにもなり、電極TDと母材Bとの
間の距離即ちアーク長が長くなつて溶接ビードの
仕上がりがばらつき易く、手動溶接を行う場合で
も溶接不良となる恐れがある。このようなアーク
点弧の特性を良好にするためには前記短絡電流の
立ち上がりが急峻であればよいが、逆に短絡電流
に過度に急峻な立ち上がり特性を持たせれば、溶
融したワイヤが飛散等してスパツタが発生すると
いう不都合が生じる。
クトルL1のインダクタンス分により、アーク点
弧時の電流が制限されるため、アークの円滑な点
弧を妨げる原因にもなる。即ち、電極TDと母材
Bとが接触したときの短絡電流の立ち上がりが緩
やかで、第7図にこの短絡電流の時間グラフを示
すように一定の傾きをもつて緩やかに立ち上がる
ため、電流による発熱が少なくなり消耗式電極で
あるワイヤWの溶融が速がかに行われず、ワイヤ
Wが母材Bに短絡して加熱される期間(第5図の
T1)が長くなり、円滑なアーク移行が困難にな
る欠点があつた。また、近年溶接技術の高度化及
び省力化等に伴い、アーク溶接用電源装置と自動
溶接機との組合せによる溶接作業の自動化が促進
されている。このような場合は、アーク点弧を1
度の操作で行うことが必要で、アーク点弧に失敗
すると溶融したワイヤの飛散等によるスパツタが
発生し、被溶接物の美観を損なうのみでなく、そ
の部分が溶接不良になる場合がある。手動溶接の
場合でも、溶接電流、溶接速度、溶接姿勢等の
種々の溶接条件は溶接作業の都度変化するが、直
流リアクトルL2等に大きなインダクタンス値の
ものを用いることは、アーク期間(第5図のT2)
が長くなることにもなり、電極TDと母材Bとの
間の距離即ちアーク長が長くなつて溶接ビードの
仕上がりがばらつき易く、手動溶接を行う場合で
も溶接不良となる恐れがある。このようなアーク
点弧の特性を良好にするためには前記短絡電流の
立ち上がりが急峻であればよいが、逆に短絡電流
に過度に急峻な立ち上がり特性を持たせれば、溶
融したワイヤが飛散等してスパツタが発生すると
いう不都合が生じる。
そこで、溶接電流、溶接速度、溶接姿勢等の溶
接条件に合わせて前記短絡電流の立ち上がりを最
適にできることが望ましいが、そのためには直流
リアクトルL2のインダクタンスを前記の溶接条
件に合わせて選択出来なければならない。この条
件を満足した直流アーク溶接用電源装置の回路図
を第8図に示す。母材側出力端子O2〜Onには
インダクタンス値の異なる直流リアクトルL2〜
Lnを介して電圧が供給されており、溶接条件に
合わせた出力端子に母材を接続すれば、最適の溶
接を行うことが出来る。
接条件に合わせて前記短絡電流の立ち上がりを最
適にできることが望ましいが、そのためには直流
リアクトルL2のインダクタンスを前記の溶接条
件に合わせて選択出来なければならない。この条
件を満足した直流アーク溶接用電源装置の回路図
を第8図に示す。母材側出力端子O2〜Onには
インダクタンス値の異なる直流リアクトルL2〜
Lnを介して電圧が供給されており、溶接条件に
合わせた出力端子に母材を接続すれば、最適の溶
接を行うことが出来る。
しかし、上記の構成の直流アーク溶接用電源装
置は多くの直流リアクトルが必要であるため、部
品点数が多く、大型となるうえ価格も高くなる欠
点があり、また、作業効率の点から見ても作業条
件が変わる都度母材を端子に接続し直さなければ
ならない不便さがあつた。また、上記2個の直流
アーク溶接用電源装置は商用周波数のまま変圧、
整流等の制御を行つているため、電流制御の応答
時間が数msかかり、正確なアークの制御を行う
ことが困難であつた。
置は多くの直流リアクトルが必要であるため、部
品点数が多く、大型となるうえ価格も高くなる欠
点があり、また、作業効率の点から見ても作業条
件が変わる都度母材を端子に接続し直さなければ
ならない不便さがあつた。また、上記2個の直流
アーク溶接用電源装置は商用周波数のまま変圧、
整流等の制御を行つているため、電流制御の応答
時間が数msかかり、正確なアークの制御を行う
ことが困難であつた。
(d) 発明の目的
この発明は上記欠点に鑑み、アーク点弧が良好
で、且つ短絡電流の過度に急激な立ち上がりを抑
えることの出来る直流アーク溶接用電源装置を提
供することを目的とする。
で、且つ短絡電流の過度に急激な立ち上がりを抑
えることの出来る直流アーク溶接用電源装置を提
供することを目的とする。
(e) 発明の構成
この発明は、交流電源の入力を整流したのち高
周波に変換する高周波スイツチング回路と、この
回路で高周波に変換された電源出力を変圧する高
周波変圧器と、変圧された高周波出力を整流する
整流回路と、前記高周波スイツチング回路を制御
する高周波スイツチング制御回路と、前記整流回
路によつて整流された出力が印加されている母材
と電極との間に挿入されるリアクトルと、この母
材と電極との間の電圧を検知する電圧検知器と、
この母材と電極との間を流れる電流を検知する電
流検知器と、前記電流検知器の検知出力又は電圧
検知器の検知出力に基づいて前記高周波スイツチ
ング制御回路に高周波スイツチングによる高周波
出力値を設定する出力設定信号を出力する出力設
定部とを有する直流アーク溶接用電源装置におい
て、前記高周波スイツチング制御回路を、前記高
周波出力値が出力設定信号の電圧に比例する制御
が行われるよう設定し、前記出力設定回路に、前
記電圧検知器の検知出力と電流検知器の検知出力
とから前記母材と電極との短絡を検知する手段
と、母材と電極との短絡を検知したとき一定時間
前記出力設定信号を低く設定しその後徐々にその
設定値を上昇させてゆく手段と、を備えたことを
特徴とする。
周波に変換する高周波スイツチング回路と、この
回路で高周波に変換された電源出力を変圧する高
周波変圧器と、変圧された高周波出力を整流する
整流回路と、前記高周波スイツチング回路を制御
する高周波スイツチング制御回路と、前記整流回
路によつて整流された出力が印加されている母材
と電極との間に挿入されるリアクトルと、この母
材と電極との間の電圧を検知する電圧検知器と、
この母材と電極との間を流れる電流を検知する電
流検知器と、前記電流検知器の検知出力又は電圧
検知器の検知出力に基づいて前記高周波スイツチ
ング制御回路に高周波スイツチングによる高周波
出力値を設定する出力設定信号を出力する出力設
定部とを有する直流アーク溶接用電源装置におい
て、前記高周波スイツチング制御回路を、前記高
周波出力値が出力設定信号の電圧に比例する制御
が行われるよう設定し、前記出力設定回路に、前
記電圧検知器の検知出力と電流検知器の検知出力
とから前記母材と電極との短絡を検知する手段
と、母材と電極との短絡を検知したとき一定時間
前記出力設定信号を低く設定しその後徐々にその
設定値を上昇させてゆく手段と、を備えたことを
特徴とする。
(f) 実施例
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明
する。
する。
第1図はこの発明の実施例である直流アーク溶
接用電源装置の回路図である。
接用電源装置の回路図である。
商用の三相交流電源1は入力整流回路2に接続
されている。入力整流回路2の出力は平滑コンデ
ンサ3で平滑されたのち、正極は高周波変圧器5
の一次巻線の中間タツプ、負極は高周波スイツチ
ング回路4に接続されている。高周波スイツチン
グ回路4は2個のトランジスタ4a,4bで構成
され、これら2個のトランジスタ4a,4bのエ
ミツタには前記入力整流回路2からの出力が供給
されており、コレクタは前記高周波変圧器5の一
次巻線の両端にそれぞれ接続されている。トラン
ジスタ4a,4bのベースは高周波スイツチング
制御回路17に接続されており、高周波スイツチ
ング制御回路17がトランジスタ4a,4bを交
互にオン・オフすることによつて、高周波変圧器
5の一次巻線には中間タツプからいずれか一方の
端子へ電流が交互に流れ、高周波変圧器5には交
番磁界が生じることになる。高周波スイツチング
回路17は前記トランジスタ4a,4bを数kHz
の周期でスイツチングする。
されている。入力整流回路2の出力は平滑コンデ
ンサ3で平滑されたのち、正極は高周波変圧器5
の一次巻線の中間タツプ、負極は高周波スイツチ
ング回路4に接続されている。高周波スイツチン
グ回路4は2個のトランジスタ4a,4bで構成
され、これら2個のトランジスタ4a,4bのエ
ミツタには前記入力整流回路2からの出力が供給
されており、コレクタは前記高周波変圧器5の一
次巻線の両端にそれぞれ接続されている。トラン
ジスタ4a,4bのベースは高周波スイツチング
制御回路17に接続されており、高周波スイツチ
ング制御回路17がトランジスタ4a,4bを交
互にオン・オフすることによつて、高周波変圧器
5の一次巻線には中間タツプからいずれか一方の
端子へ電流が交互に流れ、高周波変圧器5には交
番磁界が生じることになる。高周波スイツチング
回路17は前記トランジスタ4a,4bを数kHz
の周期でスイツチングする。
高周波変圧器5の二次巻線は中間タツプを有し
ており、この中間タツプは電流検知器12を介し
て出力端子9に接続されている。出力端子9には
溶接の母材11が接続される。二次巻線の両端に
は高周波整流回路6を構成する2個のダイオード
6a,6bのアノードがそれぞれ接続され、ダイ
オード6a,6bのカソード側は共に平滑リアク
トル7の同一の端子に接続されている。平滑リア
クトル7の他端は出力端子8に接続されている。
出力端子8には溶接電極10が接続される。電極
10は消耗電極であるワイヤ10aとワイヤ給送
装置10bとで構成されている。出力端子8,9
間には電圧検知13が接続され電極10母材11
間の電圧を検知する。前記電流検知器12は電極
10母材11間を流れる電流を検知する。電流検
知器12の検知出力は電流判定器14に入力され
る。また、電圧検知器13の検知出力は電圧判定
器15に入力される。電流判定器14は電流検知
出力が所定の値をこえたとき短絡電流検知信号E
1を出力し、電圧判定器15は電圧検知出力が所
定の値を下回つたとき短絡電圧検知信号E2を出
力する。短絡電流検知信号E1、短絡電圧検知信
号E2はともに出力設定回路16に入力される。
出力設定回路16は、高周波スイツチング制御回
路17に出力設定信号Ewを出力して高周波出力
の制御を行なわせる回路である。高周波スイツチ
ング制御回路17はスイツチング周波数等を変化
させることによつて、高周波出力が出力設定信号
Ewに比例して高周波出力を保つように制御する。
アーク点弧中の定常状態において、溶接電流は略
高周波出力に比例している。電流判定器14、電
圧判定器15及び出力設定回路16が出力設定部
に対応する。
ており、この中間タツプは電流検知器12を介し
て出力端子9に接続されている。出力端子9には
溶接の母材11が接続される。二次巻線の両端に
は高周波整流回路6を構成する2個のダイオード
6a,6bのアノードがそれぞれ接続され、ダイ
オード6a,6bのカソード側は共に平滑リアク
トル7の同一の端子に接続されている。平滑リア
クトル7の他端は出力端子8に接続されている。
出力端子8には溶接電極10が接続される。電極
10は消耗電極であるワイヤ10aとワイヤ給送
装置10bとで構成されている。出力端子8,9
間には電圧検知13が接続され電極10母材11
間の電圧を検知する。前記電流検知器12は電極
10母材11間を流れる電流を検知する。電流検
知器12の検知出力は電流判定器14に入力され
る。また、電圧検知器13の検知出力は電圧判定
器15に入力される。電流判定器14は電流検知
出力が所定の値をこえたとき短絡電流検知信号E
1を出力し、電圧判定器15は電圧検知出力が所
定の値を下回つたとき短絡電圧検知信号E2を出
力する。短絡電流検知信号E1、短絡電圧検知信
号E2はともに出力設定回路16に入力される。
出力設定回路16は、高周波スイツチング制御回
路17に出力設定信号Ewを出力して高周波出力
の制御を行なわせる回路である。高周波スイツチ
ング制御回路17はスイツチング周波数等を変化
させることによつて、高周波出力が出力設定信号
Ewに比例して高周波出力を保つように制御する。
アーク点弧中の定常状態において、溶接電流は略
高周波出力に比例している。電流判定器14、電
圧判定器15及び出力設定回路16が出力設定部
に対応する。
第2図は上記出力設定回路16の回路図であ
る。電流判定器14、電圧判定器15の判定出力
である短絡電流検知信号E1、短絡電圧検知信号
E2は端子a,bを介して第1の論理積回路IC
1に入力される。この論理積回路IC1の出力は、
緩衝器IC2、第2の論理積回路IC4及び遅延回
路16aに入力される。第1の論理積回路IC1
がこの発明の短絡を検知する手段に対応する。
る。電流判定器14、電圧判定器15の判定出力
である短絡電流検知信号E1、短絡電圧検知信号
E2は端子a,bを介して第1の論理積回路IC
1に入力される。この論理積回路IC1の出力は、
緩衝器IC2、第2の論理積回路IC4及び遅延回
路16aに入力される。第1の論理積回路IC1
がこの発明の短絡を検知する手段に対応する。
遅延回路16aは抵抗R10,R11,R1
2、ダイオードD1及びコンデンサC1で構成さ
れており、第1の論理積回路IC1の出力は抵抗
R10に入力される。抵抗R12は前記第2の論
理積回路の一方の入力端子に接続されている。抵
抗R11,R12間と接地線との間にはコンデン
サC1が接続され、抵抗R11と並列に抵抗R1
0方向にダイオードD1が接続されている。第1
の論理積回路IC1から“1”の出力が入力され
たとき、その微少な入力電流を抵抗R10,R1
1を介してコンデンサC1に充電する。その充電
電位を抵抗R12を介して第2の論理積回路IC
4に入力する。従つて、第2の論理積回路IC4
は第1の論理積回路IC1が“1”になつた後、
コンデンサC1の充電電位が一定値以上(“1”)
になる時間(Ts)だけ遅れて“1”を出力する
ことになる。論理積回路IC1が“1”を出力し
たのちコンデンサC1の充電電位が一定値以上
(“1”)になるまでの時間は抵抗R10,R11
及びコンデンサC1の抵抗値、静電容量が決定さ
れる。第1の論理積回路IC1が“0”になつた
ときコンデンサC1に充電されていた電荷はダイ
オードD1を介して放電される。
2、ダイオードD1及びコンデンサC1で構成さ
れており、第1の論理積回路IC1の出力は抵抗
R10に入力される。抵抗R12は前記第2の論
理積回路の一方の入力端子に接続されている。抵
抗R11,R12間と接地線との間にはコンデン
サC1が接続され、抵抗R11と並列に抵抗R1
0方向にダイオードD1が接続されている。第1
の論理積回路IC1から“1”の出力が入力され
たとき、その微少な入力電流を抵抗R10,R1
1を介してコンデンサC1に充電する。その充電
電位を抵抗R12を介して第2の論理積回路IC
4に入力する。従つて、第2の論理積回路IC4
は第1の論理積回路IC1が“1”になつた後、
コンデンサC1の充電電位が一定値以上(“1”)
になる時間(Ts)だけ遅れて“1”を出力する
ことになる。論理積回路IC1が“1”を出力し
たのちコンデンサC1の充電電位が一定値以上
(“1”)になるまでの時間は抵抗R10,R11
及びコンデンサC1の抵抗値、静電容量が決定さ
れる。第1の論理積回路IC1が“0”になつた
ときコンデンサC1に充電されていた電荷はダイ
オードD1を介して放電される。
第2の論理積回路IC4の出力はスイツチング
信号mとして出力されるとともに反転器IC5に
入力される。反転器IC5の出力はスイツチング
信号として出力される。前記緩衝器IC2の出
力はスイツチング信号nとして出力されるととも
に反転器IC3に入力される。反転器IC2の出力
はスイツチング信号として出力される。
信号mとして出力されるとともに反転器IC5に
入力される。反転器IC5の出力はスイツチング
信号として出力される。前記緩衝器IC2の出
力はスイツチング信号nとして出力されるととも
に反転器IC3に入力される。反転器IC2の出力
はスイツチング信号として出力される。
可変抵抗器VR1はアーク時の高周波出力を設
定するための可変抵抗器である。この可変抵抗器
VR1は直流電圧B1を分圧してアーク電流設定
電圧Vsを抵抗R5、アナログスイツチSW4を介
して加算器IC7に出力するとともに、可変抵抗
器VR2,抵抗R4アナログスイツチSW1を介
して緩衝器IC6に入力する。アナログスイツチ
SW1,ST4はそれぞれスイツチング信号m,
nの“1”の出力によつて閉成される。一方前記
緩衝器IC6には抵抗R1,R2及び可変抵抗器
VR3で直流電圧B2を分圧した短絡時最低レベ
ル出力設定電圧Vmが抵抗R3アナログスイツチ
SW2を介して入力される。この緩衝器IC6の入
力端子と接地線との間にはコンデンサC2が接続
されており、アナログスイツチSW2の閉成時に
は短絡時最低レベル出力設定電圧Vmの電位まで
充電される。このアナログスイツチSW2はスイ
ツチング信号の“1”によつて閉成される。こ
の緩衝器IC6の出力は抵抗R7、アナログスイ
ツチSW3を介して前記加算器IC7に入力され
る。加算器IC7の出力は端子cを介して出力設
定信号Ewとして高周波スイツチング制御回路1
7に出力される。アナログスイツチSW3はスイ
ツチング信号n“1”によつて閉成される。なお、
可変抵抗器VR3で設定される短絡時最低レベル
出力設定電圧Vmは可変抵抗器VR1で設定され
るアーク電流設定電圧Vsよりも十分低く設定さ
れる。
定するための可変抵抗器である。この可変抵抗器
VR1は直流電圧B1を分圧してアーク電流設定
電圧Vsを抵抗R5、アナログスイツチSW4を介
して加算器IC7に出力するとともに、可変抵抗
器VR2,抵抗R4アナログスイツチSW1を介
して緩衝器IC6に入力する。アナログスイツチ
SW1,ST4はそれぞれスイツチング信号m,
nの“1”の出力によつて閉成される。一方前記
緩衝器IC6には抵抗R1,R2及び可変抵抗器
VR3で直流電圧B2を分圧した短絡時最低レベ
ル出力設定電圧Vmが抵抗R3アナログスイツチ
SW2を介して入力される。この緩衝器IC6の入
力端子と接地線との間にはコンデンサC2が接続
されており、アナログスイツチSW2の閉成時に
は短絡時最低レベル出力設定電圧Vmの電位まで
充電される。このアナログスイツチSW2はスイ
ツチング信号の“1”によつて閉成される。こ
の緩衝器IC6の出力は抵抗R7、アナログスイ
ツチSW3を介して前記加算器IC7に入力され
る。加算器IC7の出力は端子cを介して出力設
定信号Ewとして高周波スイツチング制御回路1
7に出力される。アナログスイツチSW3はスイ
ツチング信号n“1”によつて閉成される。なお、
可変抵抗器VR3で設定される短絡時最低レベル
出力設定電圧Vmは可変抵抗器VR1で設定され
るアーク電流設定電圧Vsよりも十分低く設定さ
れる。
第4図のグラフを参照して上記出力設定回路の
動作を説明する。
動作を説明する。
同図A,B,C,Dはそれぞれスイツチング信
号m、スイツチング信号、スイツチング信号
n、スイツチング信号の出力を示すグラフであ
る。論理積回路IC1が“1”を出力したときス
イツチング信号n,は即座に反転するが、スイ
ツチング信号m,は遅延回路16aに設定され
ている遅延時間の経過後反転する。論理積回路
IC1から“0”が入力されたときはスイツチン
グ信号m,、スイツチング信号n,とも即座
に反転し、スイツチング信号,が“1”を出
力する。
号m、スイツチング信号、スイツチング信号
n、スイツチング信号の出力を示すグラフであ
る。論理積回路IC1が“1”を出力したときス
イツチング信号n,は即座に反転するが、スイ
ツチング信号m,は遅延回路16aに設定され
ている遅延時間の経過後反転する。論理積回路
IC1から“0”が入力されたときはスイツチン
グ信号m,、スイツチング信号n,とも即座
に反転し、スイツチング信号,が“1”を出
力する。
ここで、論理積回路IC1から“0”が出力さ
れているとき(アーク時)は、アナログスイツチ
SW2,SW4が閉成され、アナログスイツチSW
1,SW3が開放されているため、出力設定信号
EwはアナログスイツチSW4を介して加算器IC
7に入力されるアーク電流設定電圧Vsが設定さ
れて高周波スイツチング制御回路17に出力され
る。次に電極10,母材11が短絡し、短絡電流
検知信号E1、短絡電圧検知信号E2が入力され
ると、最初第1の論理積回路IC1の出力により
スイツチング信号n,が反転してアナログスイ
ツチSW3が閉成されるとともにアナログスイツ
チSW4が開放されるため、加算器IC7には緩衝
器IC6から短絡時最低レベル出力設定電圧Vmが
入力されこれが出力設定信号Ewとして高周波ス
イツチング制御回路17出力される。遅延回路1
6aの出力電圧が一定値以上になり、第2の論理
積回路IC4から“1”が出力されスイツチング
信号m,が反転すると、アナログスイツチSW
1が閉成されるとともにアナログスイツチSW2
が開放され、コンデンサC2には可変抵抗器VR
2、抵抗R4を介してアーク電流設定電圧Vsに
達するまで充電が行われる。従つてコンデンサC
2の充電電位は短絡時最低レベル出力設定電圧
Vmからアーク電流設定電圧Vsまで徐々に上昇す
ることになる。この充電電位が緩衝器IC6、抵
抗R7、アナログスイツチSW3を介して加算器
IC7に入力され、この電圧が出力設定信号Ewと
して高周波スイツチング制御回路17に出力され
る。
れているとき(アーク時)は、アナログスイツチ
SW2,SW4が閉成され、アナログスイツチSW
1,SW3が開放されているため、出力設定信号
EwはアナログスイツチSW4を介して加算器IC
7に入力されるアーク電流設定電圧Vsが設定さ
れて高周波スイツチング制御回路17に出力され
る。次に電極10,母材11が短絡し、短絡電流
検知信号E1、短絡電圧検知信号E2が入力され
ると、最初第1の論理積回路IC1の出力により
スイツチング信号n,が反転してアナログスイ
ツチSW3が閉成されるとともにアナログスイツ
チSW4が開放されるため、加算器IC7には緩衝
器IC6から短絡時最低レベル出力設定電圧Vmが
入力されこれが出力設定信号Ewとして高周波ス
イツチング制御回路17出力される。遅延回路1
6aの出力電圧が一定値以上になり、第2の論理
積回路IC4から“1”が出力されスイツチング
信号m,が反転すると、アナログスイツチSW
1が閉成されるとともにアナログスイツチSW2
が開放され、コンデンサC2には可変抵抗器VR
2、抵抗R4を介してアーク電流設定電圧Vsに
達するまで充電が行われる。従つてコンデンサC
2の充電電位は短絡時最低レベル出力設定電圧
Vmからアーク電流設定電圧Vsまで徐々に上昇す
ることになる。この充電電位が緩衝器IC6、抵
抗R7、アナログスイツチSW3を介して加算器
IC7に入力され、この電圧が出力設定信号Ewと
して高周波スイツチング制御回路17に出力され
る。
次に、第3図のグラフを参照して上記直流アー
ク溶接用電源装置の動作を説明する。
ク溶接用電源装置の動作を説明する。
同図A,Cはそれぞれ溶接電圧、溶接電流を示
すグラフである。ここでt1は溶融したワイヤ10
aの先端が母材11に接触した瞬間、t2は溶接電
流が設定された電流Isを越えた瞬間、t3はワイヤ
10aの溶滴が母材10へ完全に移行した瞬間で
ある。従つて、t1〜t2間の時間T1は電極10、母
材11の短絡期間であり、t3から次のt1間の時間
T2はアーク点弧期間である。同図Cの実線は本
実施例による短絡時電流制御を行つた場合の電流
推移を示し、破線は上記の電流制御を行わない場
合の電流推移を示す。
すグラフである。ここでt1は溶融したワイヤ10
aの先端が母材11に接触した瞬間、t2は溶接電
流が設定された電流Isを越えた瞬間、t3はワイヤ
10aの溶滴が母材10へ完全に移行した瞬間で
ある。従つて、t1〜t2間の時間T1は電極10、母
材11の短絡期間であり、t3から次のt1間の時間
T2はアーク点弧期間である。同図Cの実線は本
実施例による短絡時電流制御を行つた場合の電流
推移を示し、破線は上記の電流制御を行わない場
合の電流推移を示す。
電極10と母材11とが短絡すると端子8,9
間電圧が降下するため(同図A参照)電圧判定器
15は電圧検知器13からの検知出力に対応して
短絡電圧検知信号E2を出力する(同図B参照)。
この短絡検知電圧E2はワイヤ10aの溶融部の
移行が完了し、短絡が解除されたとき(端子間電
圧が上昇したとき)出力されなくなる。また、溶
接電流は前記の短絡に伴つて上昇し、設定電流Is
をこえたとき(t2)電流判定器14は電流検知器
12からの検知出力に対応して短絡電流検知信号
E1を出力する(同図D参照)。短絡による大電
流及びワイヤ10aの溶融部が母材11へ移行し
アークの再点弧によるアーク流等によつてワイヤ
10aの先端の溶融が再開されると、ワイヤ10
aの先端と母材11との距離が離れるため溶接電
流も徐々に低下する。溶接電流が設定電流Is以下
に低下したとき前記短絡電流検知信号E1は出力
されなくなる。短絡電流検知信号E1と短絡電圧
検知信号E2がともに出力されている間(t1〜
t2)は出力設定回路16は短絡時電流制御を行
う。短絡した直後の微少時間(遅延回路16aの
遅延時間Ts)は最低レベル出力設定電圧Vmが出
力設定信号Ewとして出力されるため電源から溶
接電流の供給は非常に低く抑えられる。これは平
滑リアクトル7の誘導電流によつて溶接電流は十
分上昇するためである。この過渡的な誘導電流が
出力されなくなると(期間Tk)、Vmレベルから
の上昇波形の信号を出力するため、溶接電流波形
は同図Cに示すように何等制御を行わない場合に
比して、短絡電流は緩やかに上昇することにな
る。これによつてて、溶滴の飛散によるスパツタ
の発生を防止することができる。また、短絡電流
の制御に移つた後の一定時間は出力電流の設定値
を上昇させず低レベルで抑えているため、急峻な
電流の立ち上がりによる回路各部の損傷を防止す
ることができるとともに、通常のアーク時にはリ
アクトル等のインダクタンス成分が存在しないた
め、電流制御を迅速に精度よく行うことが出来
る。
間電圧が降下するため(同図A参照)電圧判定器
15は電圧検知器13からの検知出力に対応して
短絡電圧検知信号E2を出力する(同図B参照)。
この短絡検知電圧E2はワイヤ10aの溶融部の
移行が完了し、短絡が解除されたとき(端子間電
圧が上昇したとき)出力されなくなる。また、溶
接電流は前記の短絡に伴つて上昇し、設定電流Is
をこえたとき(t2)電流判定器14は電流検知器
12からの検知出力に対応して短絡電流検知信号
E1を出力する(同図D参照)。短絡による大電
流及びワイヤ10aの溶融部が母材11へ移行し
アークの再点弧によるアーク流等によつてワイヤ
10aの先端の溶融が再開されると、ワイヤ10
aの先端と母材11との距離が離れるため溶接電
流も徐々に低下する。溶接電流が設定電流Is以下
に低下したとき前記短絡電流検知信号E1は出力
されなくなる。短絡電流検知信号E1と短絡電圧
検知信号E2がともに出力されている間(t1〜
t2)は出力設定回路16は短絡時電流制御を行
う。短絡した直後の微少時間(遅延回路16aの
遅延時間Ts)は最低レベル出力設定電圧Vmが出
力設定信号Ewとして出力されるため電源から溶
接電流の供給は非常に低く抑えられる。これは平
滑リアクトル7の誘導電流によつて溶接電流は十
分上昇するためである。この過渡的な誘導電流が
出力されなくなると(期間Tk)、Vmレベルから
の上昇波形の信号を出力するため、溶接電流波形
は同図Cに示すように何等制御を行わない場合に
比して、短絡電流は緩やかに上昇することにな
る。これによつてて、溶滴の飛散によるスパツタ
の発生を防止することができる。また、短絡電流
の制御に移つた後の一定時間は出力電流の設定値
を上昇させず低レベルで抑えているため、急峻な
電流の立ち上がりによる回路各部の損傷を防止す
ることができるとともに、通常のアーク時にはリ
アクトル等のインダクタンス成分が存在しないた
め、電流制御を迅速に精度よく行うことが出来
る。
これによつてアーク点弧時には不要なインダク
タンス成分が回路中に存在しないため、円滑なア
ーク点弧が可能になり、短絡時の電流の立ち上が
り時には出力設定信号Ewによつて過度に急峻な
立ち上がりを抑えることが出来る。また、以上の
電流制御は高周波(数kHz)の周波数制御によつ
て行つているため制御による電流の応答性が良く
精度の高い電流制御を行うことが出来る。加え
て、多数のリアクトルを準備しなくても出力電流
設定用可変抵抗器VR1の調整によつて種々の溶
接条件にあわせた電流設定が容易に行える利点が
あり、価格の低廉化、軽量化及び小型化に大きく
寄与することが出来る。
タンス成分が回路中に存在しないため、円滑なア
ーク点弧が可能になり、短絡時の電流の立ち上が
り時には出力設定信号Ewによつて過度に急峻な
立ち上がりを抑えることが出来る。また、以上の
電流制御は高周波(数kHz)の周波数制御によつ
て行つているため制御による電流の応答性が良く
精度の高い電流制御を行うことが出来る。加え
て、多数のリアクトルを準備しなくても出力電流
設定用可変抵抗器VR1の調整によつて種々の溶
接条件にあわせた電流設定が容易に行える利点が
あり、価格の低廉化、軽量化及び小型化に大きく
寄与することが出来る。
このようにこの実施例によれば、可変抵抗器
VR1,VR2,VR3を調整することによつて、
種々の溶接条件にあわせた電流制御を設定でき
る。これによつて、溶接作業中のスパツタの発生
等を最小限に抑えることが出来、溶接部分の美観
を損なうことが無い。
VR1,VR2,VR3を調整することによつて、
種々の溶接条件にあわせた電流制御を設定でき
る。これによつて、溶接作業中のスパツタの発生
等を最小限に抑えることが出来、溶接部分の美観
を損なうことが無い。
(g)発明の効果
このようにこの発明では、溶接電源を高周波ス
イツチング回路で一端高周波に変換して変圧及び
電流等の制御を行い、溶接電極、母材間の電圧、
電流から短絡検知器が短絡を検知するようにして
いる。前記高周波スイツチング回路を制御する高
周波スイツチング制御回路には、出力設定回路か
ら通常のアーク時にはアーク電流設定電圧が、出
力設定信号として入力され、前記短絡検知器が短
絡を検知したときにはまず短絡時最低レベル電流
設定電圧が入力され、リアクトルによる過渡的な
誘導電流が無くなつたのち徐々に出力設定電圧が
上昇してゆくようにされている。このため、アー
ク時にはアーク点弧を妨げるインダクタンス成分
がないためにアークが円滑に良好に点弧する一
方、短絡時には高周波の周波数等の出力制御が行
われるため、従来の商用周波数による制御よりも
遥かに応答速度が速い正確な制御を行うことが出
来るうえ、どのような溶接条件に対しても、短絡
電流を一旦制御した後、円滑な溶滴の移行が行わ
れる電流まで設定値を上昇させる制御を行うこと
が出来る。加えてこれらの制御を可変抵抗器等の
設定値を調整するのみで対応出来ため、従来のよ
うに大型のリアクトルを複数設置する必要がなく
なり、装置を小型化することが出来るとともに、
価格の低廉化を図ることも出来る利点がある。
イツチング回路で一端高周波に変換して変圧及び
電流等の制御を行い、溶接電極、母材間の電圧、
電流から短絡検知器が短絡を検知するようにして
いる。前記高周波スイツチング回路を制御する高
周波スイツチング制御回路には、出力設定回路か
ら通常のアーク時にはアーク電流設定電圧が、出
力設定信号として入力され、前記短絡検知器が短
絡を検知したときにはまず短絡時最低レベル電流
設定電圧が入力され、リアクトルによる過渡的な
誘導電流が無くなつたのち徐々に出力設定電圧が
上昇してゆくようにされている。このため、アー
ク時にはアーク点弧を妨げるインダクタンス成分
がないためにアークが円滑に良好に点弧する一
方、短絡時には高周波の周波数等の出力制御が行
われるため、従来の商用周波数による制御よりも
遥かに応答速度が速い正確な制御を行うことが出
来るうえ、どのような溶接条件に対しても、短絡
電流を一旦制御した後、円滑な溶滴の移行が行わ
れる電流まで設定値を上昇させる制御を行うこと
が出来る。加えてこれらの制御を可変抵抗器等の
設定値を調整するのみで対応出来ため、従来のよ
うに大型のリアクトルを複数設置する必要がなく
なり、装置を小型化することが出来るとともに、
価格の低廉化を図ることも出来る利点がある。
第1図はこの発明の実施例である直流アーク溶
接用電源装置の回路図、第2図は上記実施例の出
力設定回路の回路図、第3図A,B,C,D,E
は上記直流アーク溶接用電源装置のそれぞれ溶接
電圧、短絡電圧検知信号、溶接電流、短絡電流検
知信号、出力設定信号のグラフを示す図、第4図
A,B,C,D,Eは上記出力設定回路の信号系
統のグラフを示す図である。また、第5図A,B
は上記従来の直流アーク溶接用電源装置のそれぞ
れ溶接電流、溶接電圧の推移を示す図、第6図は
従来の直流アーク溶接用電源装置の回路図、第7
図は上記従来の直流アーク溶接用電源装置の溶接
電流の立ち上がりの時間経過を示す図、第8図は
他の従来の直流アーク溶接用電源装置の回路図で
ある。 12……電流検知器、13……電圧検知器、1
4……電流判定器、15……電圧判定器、16…
…出力設定回路。
接用電源装置の回路図、第2図は上記実施例の出
力設定回路の回路図、第3図A,B,C,D,E
は上記直流アーク溶接用電源装置のそれぞれ溶接
電圧、短絡電圧検知信号、溶接電流、短絡電流検
知信号、出力設定信号のグラフを示す図、第4図
A,B,C,D,Eは上記出力設定回路の信号系
統のグラフを示す図である。また、第5図A,B
は上記従来の直流アーク溶接用電源装置のそれぞ
れ溶接電流、溶接電圧の推移を示す図、第6図は
従来の直流アーク溶接用電源装置の回路図、第7
図は上記従来の直流アーク溶接用電源装置の溶接
電流の立ち上がりの時間経過を示す図、第8図は
他の従来の直流アーク溶接用電源装置の回路図で
ある。 12……電流検知器、13……電圧検知器、1
4……電流判定器、15……電圧判定器、16…
…出力設定回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 交流電源の入力を整流したのち高周波に変換
する高周波スイツチング回路と、この回路で高周
波に変換された電源出力を変圧する高周波変圧器
と、変圧された高周波出力を整流する整流回路
と、前記高周波スイツチング回路を制御する高周
波スイツチング制御回路と、前記整流回路のによ
つて整流された出力が印加されている母材と電極
との間に挿入されるリアクトルと、この母材と電
極との間の電圧を検知する電圧検知器と、この母
材と電極との間を流れる電流を検知する電流検知
器と、前記電流検知器の検知出力又は電圧検知器
の検知出力に基づいて前記高周波スイツチング制
御回路に高周波スイツチングによる高周波出力値
を設定する出力設定信号を出力する出力設定部と
を有する直流アーク溶接用電源装置において、 前記高周波スイツチング制御回路を、前記高周
波出力値が出力設定信号の電圧に比例する制御が
行われるよう設定し、前記出力設定回路に、前記
電圧検知器の検知出力と電流検知器の検知出力と
から前記母材と電極との短絡を検知する手段と、
母材と電極との短絡を検知したとき一定時間前記
出力設定信号を低く設定しその後徐々にその設定
値を上昇させてゆく手段と、を備えたことを特徴
とする直流アーク溶接用電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9149585A JPS61249671A (ja) | 1985-04-27 | 1985-04-27 | 直流ア−ク溶接用電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9149585A JPS61249671A (ja) | 1985-04-27 | 1985-04-27 | 直流ア−ク溶接用電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61249671A JPS61249671A (ja) | 1986-11-06 |
| JPH0322263B2 true JPH0322263B2 (ja) | 1991-03-26 |
Family
ID=14027990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9149585A Granted JPS61249671A (ja) | 1985-04-27 | 1985-04-27 | 直流ア−ク溶接用電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61249671A (ja) |
-
1985
- 1985-04-27 JP JP9149585A patent/JPS61249671A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61249671A (ja) | 1986-11-06 |
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