JPH0435006Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (a) 産業上の利用分野 この考案は、スイツチングトランジスタを用い
てアーク溶接を行うアーク溶接機用電源装置に関
する。

(b) 従来の技術 従来の交流アーク溶接機用電源装置として、商
用電源を一旦高周波に変換したのち、変圧と矩形
波への整形を行うアーク溶接機用電源装置が実用
化されている。

このアーク溶接機用電源装置の回路図を第４図
に示す。このアーク溶接機用電源装置では同図に
示すように、三相交流電源７０を整流回路７１及
び平滑コンデンサ７２で整流平滑した後スイツチ
ングトランジスタ７３，７４および出力制御回路
７５で高周波スイツチングを行つて高周波（通常
２〜20KHz）に変換する。更に高周波出力をトラ
ンス７６で数十〜百数十ボルトに変圧し、整流器
７７，７８、平滑リアクトル７９、平滑コンデン
サ８０で再び直流に変換している。この後スイツ
チングトランジスタ８１，８２，８３，８４及び
低周波制御回路８５によつて反転スイツチング動
作を行い、精度のよい矩形波（通常50〜100Hz）
の溶接電流を得るようにしている。図において、
８６はTIG溶接などを行う時の動作開始時のアー
ク点弧を容易にするための高周波発振器である。
また８９は電流検知器であり、その検出値を出力
制御回路７５にフイードバツクして出力の定電流
制御を行うようにしている。

上記のアーク溶接機用電源装置では、変圧、整
流が高周波で行えるため、変圧器やリアクトルを
高周波用に構成でき、小型化、低価格を実現でき
るとともに、電流検出器８９の検出値に基づく出
力制御回路７５の電流制御が速い応答速度で精度
良く行うことができる。また低周波制御回路８５
によつてスイツチングトランジスタの反転スイツ
チング動作で交流アーク溶接が行え、スイツチン
グトランジスタ８１，８４または８２，８３のど
ちらか一方のオン状態を保持すると直流アーク溶
接が行える。

ところで上記の装置を用いて交流アーク溶接を
行う時には低周波制御回路８５によつてスイツチ
ングトランジスタをスイツチング動作させるが、
このスイツチング動作は電源装置の起動当初から
行うようにしていた。

(c) 考案が解決しようとする問題点 しかしながら従来の電源装置では交流アーク溶
接を行う時に起動当初から常に出力を低周波でス
イツチングさせていたために、電極の種類によつ
ては激しい電極消耗が生じたり、又はアークスタ
ートがうまくいかない場合があつた。たとえばタ
ングステンで構成される通常の電極を使用する場
合には電極消耗が非常に激しく、又電極硬度を増
すためにタングステンにトリウムを混在させた電
極では、電極消耗が比較的生じにくくなるが反対
にアークスタート性能が悪くなる問題があつた。

この考案の目的は電極の種類にかかわらず、電
極消耗を起こさず且つ最適なアークスタート性能
を得ることのできるアーク溶接機用電源装置を提
供することにある。

(d) 問題点を解決するための手段 この考案は、交流の電源に接続され、前記交流
の電源を一旦直流にする第１の整流回路と、前記
第１の整流回路の出力側に接続され、直流にされ
た電圧を高周波に変換する高周波変換回路と、前
記高周波変換回路の出力側に接続され、前記高周
波の電圧を変換する変圧器と、前記変圧器の出力
側に接続され、その変圧器出力を正及び負に整流
する第２の整流回路と、前記第２の整流回路の出
力側に接続され、その整流出力を平滑する平滑リ
アクトル及び平滑コンデンサを含む平滑回路と、
前記平滑回路の出力側に接続され、スイツチング
素子を有し前記平滑回路の平滑出力を切り換えて
正極性または負極性で溶接電極および母材に印加
する開閉回路と、前記開閉回路の平滑出力極性切
り換え制御端子に接続され、その切り換え周期を
低周波で制御する低周波制御回路と、を有し、 起動スイツチ操作時から一定時間を計時するタ
イマと、 前記タイマに接続され、正極性の平滑出力を印
加する第１のモードと、負極性の平滑出力を印加
する第２のモードと、正極性および負極性の平滑
出力を交互に切り換えて印加する第３のモードの
各モード選択端子を備える起動モード選択スイツ
チと、を備え、 前記低周波制御回路は、前記起動モード選択ス
イツチにより第１のモードが選択されたときに前
記タイマがタイムアツプするまで正極性の平滑出
力だけが溶接電極および母材に印加されるよう所
定の制御信号を前記開閉回路に出力する回路と、 第２のモードが選択されたときに前記タイマが
タイムアツプするまで負極性の平滑出力だけが溶
接電極および母材に印加されるよう所定の制御信
号を前記開閉回路に出力する回路と、 第３のモードが選択されときに前記タイマに無
関係に正極性および負極性の平滑出力を交互に切
り換えて溶接電極および母材に印加されるスイツ
チング制御信号を前記開閉回路に出力すると、を
備えたことを特徴とする。

(e) 作用 この考案に係るアーク溶接機用電源装置では、
電極の材質および起動時の電流の大きさに応じて
起動モードを第１〜第３のモードのいずれかに切
り換える。たとえば起動時の電流が比較的大きい
時には第３のモードを選択してすみやかにアーク
スタートに移行させる。また起動時の電流が小さ
い時には、電極の材質に基づいて第１または第２
のモードのいずれかを選択する。たとえば電極
に、アークスタートするまでに正極性の状態が続
くと電極消耗を起こしやすいタングステンの材質
を使用した場合には第２のモードを選択する。ま
たタングステンにトリウムを混在させた材質から
なる電極が使用される時には第１のモードを選択
する。この第１のモードでは電極が負であるため
に電極から電子の放出が続くが、電極にトリウム
の混在させたタングステン電極を使用しているた
めに電極消耗を起こすことが防げられる。また第
２のモードでは母材が負であるために電極からは
電子放出がない。このため電極消耗を防ぐことが
できる。

(f) 実施例 第１図はこの考案の実施例である交流アーク溶
接機用電源装置の回路図である。

同図において第１の整流回路２は、全波整流回
路で構成されている。第１の整流回路２は、三相
交流電源１に接続されている。また第１の整流回
路２には、平滑コンデンサ１１ａ，１１ｂの直列
回路が並列に接続されている。平滑された直流電
圧は高周波変換回路３に供給される。

高周波変換回路３は、変圧器４に接続された直
列接続のトランジスタ１２，１３と、これらのト
ランジスタ１２，１３を交互にオンオフさせる高
周波変換回路制御部１４とで構成されている。変
圧器４の一次巻線は、トランジスタ１２，１３の
接続点とコンデンサ１１ａ，１１ｂの接続点間に
配置され、トランジスタ１２，１３、平滑コンデ
ンサ１１ａ，１１ｂ及び変圧器４の一次巻線とで
ハーフブリツジ回路が構成されている。

変圧器４の二次出力は整流平滑され、後述する
開閉回路８によつて選択的に溶接電極９と母材１
０に導かれる。

前記二次巻線にはダイオード３１，３２，３
３，３４で構成される整流回路５が接続されてい
る。この整流出力が平滑リアクトル６と平滑コン
デンサ７に導かれている。整流平滑回路に接続さ
れた開閉回路８はスイツチングトランジスタ４１
〜４４により構成されている。各スイツチングト
ランジスタ４１〜４４のベースに接続された低周
波制御回路１６は、それぞれのスイツチングトラ
ンジスタを反転スイツチング動作させる回路であ
り、この低周波制御回路１６には起動モードを選
択するための起動モード選択スイツチ１７が接続
されている。このスイツチ１７の接点１９は第１
のモードを選択し、接点２０は第２のモードを選
択し、接点２１は第３のモードを選択する。

第２図は上記低周波制御回路のブロツク図を示
している。図外の電源スイツチに連動する起動ス
イツチ５０はオンすることによつてクロツクパル
ス発生回路５１およびタイマ５８を作動させる。
クロツクパルス発生回路５１はトランジスタ４１
〜４４のスイツチングパルスを生成する。またタ
イマ５８は起動時において第１のモードまたは第
２のモードが選択されている時に一定の時間平滑
出力を正極性または負極性に設定する。クロツク
パルス発生回路５１の出力はダイオード５４，５
５を介してフリツプフロツプ５２，５３に供給さ
れ、ここで反転してそれぞれトランジスタ４１，
４４とトランジスタ４２，４３のベースに供給す
るスイツチングパルスを形成する。フリツプフロ
ツプ５２，５３は、両方の出力が常に反対の極性
になるように相互に接続されている。ダイオード
５４，５５のカソードにはフリツプフロツプの入
力側短絡用のトランジスタ５６，５７が接続さ
れ、トランジスタ５６のベースは上記起動モード
選択スイツチ１７の接点１９に接続され、トラン
ジスタ５７のベースは接点２０に接続されてい
る。

上記の構成においてスイツチ１８が接点２１に
接続されて第３のモードが選択されている時に
は、トランジスタ５６，５７がともにオフ状態で
あるためにクロツクパルス発生回路５１の出力が
そのままフリツプフロツプ５２，５３に供給され
る。したがつて出力電流が起動時から第３図Ｃに
示す波形となる。アーク電流が大きく設定される
時にはこの第３のモードが選択される。アーク電
流が小さく設定された時にはアークスタートする
まで比較的時間が長くなるためにこの間において
電極消耗が激しくならないようにする必要があ
る。このため電極９の材質に長時間の熱電子放出
によつて電極消耗が生じやすいタングステンのみ
を使用しているときには第１のモードが選択され
る。このモードが選択されると起動スイツチ５０
がオンするとタイマ５８がタイムアツプするまで
の間トランジスタ５６がオン状態となるためにフ
リツプフロツプ５２は“Ｌ”を出力する。このた
めフリツプフロツプ５３は“Ｈ”を出力する。タ
イマ５８がタイマアツプするとトランジスタ５
６，５７がともにオフ状態となるためクロツクパ
ルス発生回路５１の出力に応じてフリツプフロツ
プ５２，５３が交互にオンオフ動作する。したが
つて平滑出力は第３図ａに示す波形となる。この
第１のモードではタイマ５８がタイムアツプする
母材１０から熱電子放出が行われアーク状態に移
行する。タイマ５８がタイムアツプするまでの時
間は、母材１０から十分に熱電子放出がされてア
ーク状態に移行できる長さに設定される。

一方電極９にトリウムを添加したタングステン
など高硬度の材質が使用される時にはスイツチ１
８によつて第２のモードが選択される。電極９に
このような高硬度の材質が選択されると、電極消
耗は起こしにくいが反対にアークスタートの性能
が悪くなる問題がある。そこでこの時には起動時
から電極を負にして電極からの熱電子放出を連続
的に行わせる。すなわち第２図において起動モー
ド選択スイツチ１７の接点２０が選択されるとト
ランジスタ５７がオンしてフリツプフロツプ５３
が“Ｌ”を出力しこれによつてフリツプフロツプ
５２が“Ｈ”を出力し続ける。タイマ５８がタイ
ムアツプするまでこの状態が続くため、結局平滑
出力は第３図ｂに示す波形となる。なおタイマ５
８のタイムアツプするまでの時間は、この時間に
おいて電極９から十分な熱電子放出が行われ且つ
アーク状態に移行できる長さに設定される。

以上のように低電流によるアーク起動を行う時
にも電極の材質に応じて電極消耗を起こさずまた
アークスタートが悪くならないように適切なモー
ド選択を行うことができる。

(g) 考案の効果 以上のようにこの考案によれば、モードを選択
することによつて電極消耗を防ぐことができ、ま
たアークスタート性能が悪くなるのを防ぐことが
できる。したがつて電極の寿命を延ばすことがで
きる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例であるアーク溶接機
用電源装置の回路図、第２図は低周波制御回路の
回路図、第３図は各モードの出力電流波形を示す
図、第４図は従来のアーク溶接機用電源装置の回
路図を示している。 ９……電極、１０……母材、１６……低周波制
御回路、１７……起動モード選択スイツチ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 交流の電源に接続され、前記交流の電源を一旦
   直流にする第１の整流回路と、前記第１の整流回
   路の出力側に接続され、直流にされた電圧を高周
   波に変換する高周波変換回路と、前記高周波変換
   回路の出力側に接続され、前記高周波の電圧を変
   圧する変圧器と、前記変圧器の出力側に接続さ
   れ、その変圧器出力を正及び負に整流する第２の
   整流回路と、前記第２の整流回路の出力側に接続
   され、その整流出力を平滑する平滑リアクトル及
   び平滑コンデンサを含む平滑回路と、前記平滑回
   路の出力側に接続され、スイツチング素子を有し
   前記平滑回路の平滑出力を切り換えて正極性また
   は負極性で溶接電極および母材に印加する開閉回
   路と、前記開閉回路の平滑出力極性切り換え制御
   端子に接続され、その切り換え周期を低周波で制
   御する低周波制御回路と、を有し、 起動スイツチ操作時から一定時間を計時するタ
   イマと、 前記タイマに接続され、正極性の平滑出力を印
   加する第１のモードと、負極性の平滑出力を印加
   する第２のモードと、正極性および負極性の平滑
   出力を交互に切り換えて印加する第３のモードの
   各モード選択端子を備える起動モード選択スイツ
   チと、を備え、 前記低周波制御回路は、前記起動モード選択ス
   イツチにより第１のモードが選択されたときに前
   記タイマがタイムアツプするまで正極性の平滑出
   力だけが溶接電極および母材に印加されるよう所
   定の制御信号を前記開閉回路に出力する回路と、 第２のモードが選択されたときに前記タイマが
   タイムアツプするまで負極性の平滑出力だけが溶
   接電極および母材に印加されるよう所定の制御信
   号を前記開閉回路に出力する回路と、 第３のモードが選択されときに前記タイマに無
   関係に正極性および負極性の平滑出力を交互に切
   り換えて溶接電極および母材に印加されるスイツ
   チング制御信号を前記開閉回路に出力すると、を
   備えたことを特徴とする交流アーク溶接機用電源
   装置。