JPH0448549B2 - - Google Patents
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- JPH0448549B2 JPH0448549B2 JP60125992A JP12599285A JPH0448549B2 JP H0448549 B2 JPH0448549 B2 JP H0448549B2 JP 60125992 A JP60125992 A JP 60125992A JP 12599285 A JP12599285 A JP 12599285A JP H0448549 B2 JPH0448549 B2 JP H0448549B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- current
- output
- arc
- reactor
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】
（発明の利用分野〕
本発明は、消耗性電極を用いる自動アーク溶
接、特に短絡移行によるCO2アーク溶接に好適な
アーク溶接用電源に関する。
接、特に短絡移行によるCO2アーク溶接に好適な
アーク溶接用電源に関する。
CO2アーク溶接に使用される溶接電源は、通常
の溶接状態での短絡電流の急上昇を抑えて短絡移
行を円滑に行なわせるためと出力電流波形のリツ
プル低減のため、出力側に比較的大容量の直流リ
アクタを挿入しているのが普通である。一方、ア
ークスタート時に溶接ワイヤと母材の接触短絡に
よりワイヤ先端部を瞬時に溶断させてアークスタ
ートを容易にするためには、電流の立上がりが急
でなくてはならない。
の溶接状態での短絡電流の急上昇を抑えて短絡移
行を円滑に行なわせるためと出力電流波形のリツ
プル低減のため、出力側に比較的大容量の直流リ
アクタを挿入しているのが普通である。一方、ア
ークスタート時に溶接ワイヤと母材の接触短絡に
よりワイヤ先端部を瞬時に溶断させてアークスタ
ートを容易にするためには、電流の立上がりが急
でなくてはならない。
このため、従来のCO2アーク溶接用電源では、
アークスタート時のみ上記直流リアクタを短絡す
ることにより、出力電流の上昇率を高めて、アー
クスタート性の向上を図つていた。
アークスタート時のみ上記直流リアクタを短絡す
ることにより、出力電流の上昇率を高めて、アー
クスタート性の向上を図つていた。
第３図はその一例を示す。図中、１は溶接用変
圧器、２は点弧角制御により出力を制御するサイ
リスタ、３は消耗性電極として用いられる溶接ワ
イヤ、４はワイヤ送給ローラ、５はアーク負荷、
６は母材で、図示はしないが、アークはCO2ガス
などでガスシールドされている。７は直流リアク
タで、通常の溶接状態での短絡電流の急上昇の抑
制と電流波形のリツプル低減のために挿入してあ
る。８はアークスタート性向上のため直流リアク
タ７と並列に接続されたサイリスタ、９は電流検
出器で、出力電流が流れると信号を出す。１０は
この電流検出信号を受けて所定時間後にサイリス
タ８にオフ信号を出す遅延回路である。
圧器、２は点弧角制御により出力を制御するサイ
リスタ、３は消耗性電極として用いられる溶接ワ
イヤ、４はワイヤ送給ローラ、５はアーク負荷、
６は母材で、図示はしないが、アークはCO2ガス
などでガスシールドされている。７は直流リアク
タで、通常の溶接状態での短絡電流の急上昇の抑
制と電流波形のリツプル低減のために挿入してあ
る。８はアークスタート性向上のため直流リアク
タ７と並列に接続されたサイリスタ、９は電流検
出器で、出力電流が流れると信号を出す。１０は
この電流検出信号を受けて所定時間後にサイリス
タ８にオフ信号を出す遅延回路である。
アークスタート時には、サイリスタ８がオン状
態になつており、溶接ワイヤ３が母材６に接触す
ると、サイリスタ８を通して短絡電流が流れ、こ
のためワイヤ先端部が瞬時に溶断し、アークが発
生する。この間に、電流検出器９の信号が遅延回
路１０に入り、所定時間遅れてサイリスタ８をオ
フにするため、直流リアクタ７に電流が流れ、通
常の溶接状態に移行する。
態になつており、溶接ワイヤ３が母材６に接触す
ると、サイリスタ８を通して短絡電流が流れ、こ
のためワイヤ先端部が瞬時に溶断し、アークが発
生する。この間に、電流検出器９の信号が遅延回
路１０に入り、所定時間遅れてサイリスタ８をオ
フにするため、直流リアクタ７に電流が流れ、通
常の溶接状態に移行する。
このようにするとアークスタート性は良くなる
が、直流リアクタ７を短絡する大電流用サイリス
タ８を必要とし、大容量の直流リアクタ７の使用
と相まつて装置が大形になる。また、アークスタ
ート時に短時間に短絡が開放されればよいが、ワ
イヤ先端部の形状や母材の表面状態によつては異
常に長時間短絡状態が続くこともあり、このよう
な場合、短絡電流は大電流となるため、サイリス
タ８のオフ後も直流リアクタ７に短絡電流が流れ
続けると、直流リアクタ７に電磁エネルギが蓄積
され、短絡状態が破れてアークが発生するとき、
上記直流リアクタ７の蓄積エネルギの放出により
アーク長が伸びて溶接トーチの通電チツプにワイ
ヤが溶着するバーンバツク現象が生じ、作業能率
を阻害していた。
が、直流リアクタ７を短絡する大電流用サイリス
タ８を必要とし、大容量の直流リアクタ７の使用
と相まつて装置が大形になる。また、アークスタ
ート時に短時間に短絡が開放されればよいが、ワ
イヤ先端部の形状や母材の表面状態によつては異
常に長時間短絡状態が続くこともあり、このよう
な場合、短絡電流は大電流となるため、サイリス
タ８のオフ後も直流リアクタ７に短絡電流が流れ
続けると、直流リアクタ７に電磁エネルギが蓄積
され、短絡状態が破れてアークが発生するとき、
上記直流リアクタ７の蓄積エネルギの放出により
アーク長が伸びて溶接トーチの通電チツプにワイ
ヤが溶着するバーンバツク現象が生じ、作業能率
を阻害していた。
本発明の目的は、大形の直流リアクタや短絡用
サイリスタを用いずに、短絡移行形アーク溶接に
必要な電源特性を確保でき、かつアークスタート
を良好に行なうことができるアーク溶接用電源を
提供することにある。
サイリスタを用いずに、短絡移行形アーク溶接に
必要な電源特性を確保でき、かつアークスタート
を良好に行なうことができるアーク溶接用電源を
提供することにある。
本発明は、パワートランジスタのような高速ス
イツチング素子により出力を制御する消耗電極式
アーク溶接用電源において、出力電流の変化率に
対応した信号を発生する出力電流変化率検出手段
と、上記電流変化率に対応した信号を増幅して出
力制御信号に加算することにより通常溶接状態で
の出力電流の変化を抑制するように上記高速スイ
ツチング素子のオンオフ時間比を変化させる出力
電流制御手段と、アークスタート時に上記出力電
流制御手段により上記出力制御信号に加算される
信号のレベルを低減して出力電流の上昇率を高め
るアークスタート用制御手段とを備えたことを特
徴とするもので、通常溶接状態での出力電流の変
化を制御するインダクタンスとしての機能を小形
の電子回路により実現するとともに、アークスタ
ート時にはその電流変化を抑制する機能を低下さ
せることにより、アークスタート性の向上を図つ
たものである。
イツチング素子により出力を制御する消耗電極式
アーク溶接用電源において、出力電流の変化率に
対応した信号を発生する出力電流変化率検出手段
と、上記電流変化率に対応した信号を増幅して出
力制御信号に加算することにより通常溶接状態で
の出力電流の変化を抑制するように上記高速スイ
ツチング素子のオンオフ時間比を変化させる出力
電流制御手段と、アークスタート時に上記出力電
流制御手段により上記出力制御信号に加算される
信号のレベルを低減して出力電流の上昇率を高め
るアークスタート用制御手段とを備えたことを特
徴とするもので、通常溶接状態での出力電流の変
化を制御するインダクタンスとしての機能を小形
の電子回路により実現するとともに、アークスタ
ート時にはその電流変化を抑制する機能を低下さ
せることにより、アークスタート性の向上を図つ
たものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第１図、第２図によ
り説明する。
り説明する。
第１図は回路構成を示すブロツク図で、３〜６
および９，１０は第３図と対応する部分である。
および９，１０は第３図と対応する部分である。
本図には、商用周波電源からの交流入力を整流
回路１１で直流に変換した後、パワートランジス
タまたはMOSFETなどの高速スイツチング素子
１３を用いたインバータ回路１２により直流を高
周波交流に変換し、これを変圧器１４で降圧し
て、出力側整流回路１５により再度直流に変換
し、直流リアクタ１６により平滑化してアーク負
荷５に直流出力を供給するインバータ制御電源と
して構成した例を示し、インバータ回路１２を構
成する高速スイツチング素子１３のパルス幅制御
などにより出力の制御を行なつている。この方式
は、高周波インバータの採用により変圧器１４を
小形化することができる。また、直流リアクタ１
６は出力電流波形を平滑化するだけの小形のもの
で、例えばインバータ回路１２のスイツチング周
波数を20kHzとした場合、出力電流波形を平滑化
するにはインダクタンスとして数十μH程度でよ
い。
回路１１で直流に変換した後、パワートランジス
タまたはMOSFETなどの高速スイツチング素子
１３を用いたインバータ回路１２により直流を高
周波交流に変換し、これを変圧器１４で降圧し
て、出力側整流回路１５により再度直流に変換
し、直流リアクタ１６により平滑化してアーク負
荷５に直流出力を供給するインバータ制御電源と
して構成した例を示し、インバータ回路１２を構
成する高速スイツチング素子１３のパルス幅制御
などにより出力の制御を行なつている。この方式
は、高周波インバータの採用により変圧器１４を
小形化することができる。また、直流リアクタ１
６は出力電流波形を平滑化するだけの小形のもの
で、例えばインバータ回路１２のスイツチング周
波数を20kHzとした場合、出力電流波形を平滑化
するにはインダクタンスとして数十μH程度でよ
い。
本例では、電流変化率検出手段として直流リア
クタ１６に二次巻線１７を設け、この二次巻線１
７に発生する電圧（相互インダクタンスをＭとす
れば、−Mdi／dt）を出力電流Ｉの変化率に対応
した信号として用いている。
クタ１６に二次巻線１７を設け、この二次巻線１
７に発生する電圧（相互インダクタンスをＭとす
れば、−Mdi／dt）を出力電流Ｉの変化率に対応
した信号として用いている。
出力電流制御手段は、上記二次巻線１７の誘起
電圧を増幅回路１８で増幅し、加算回路１９で出
力電圧設定器（ポテンシヨメータ）２０からの出
力制御信号に加算して駆動回路２１に加え、これ
をパルス幅変調した信号でインバータ回路１２の
高速スイツチング素子１３を駆動することによ
り、通常の溶接状態で出力電流Ｉが増加しようと
する時は上記スイツチング素子のオン時間幅を狭
くし、逆に出力電源Ｉが減少しようとする時は上
記スイツチング素子のオン時間幅を広くして電流
変化を抑制するインダクタンスとしての機能を持
たせたもので、アーク負荷５の短絡時間における
電流上昇率およびアーク発生期間における電流低
下率はいずれも増幅回路１８の増幅度によつて決
まる。
電圧を増幅回路１８で増幅し、加算回路１９で出
力電圧設定器（ポテンシヨメータ）２０からの出
力制御信号に加算して駆動回路２１に加え、これ
をパルス幅変調した信号でインバータ回路１２の
高速スイツチング素子１３を駆動することによ
り、通常の溶接状態で出力電流Ｉが増加しようと
する時は上記スイツチング素子のオン時間幅を狭
くし、逆に出力電源Ｉが減少しようとする時は上
記スイツチング素子のオン時間幅を広くして電流
変化を抑制するインダクタンスとしての機能を持
たせたもので、アーク負荷５の短絡時間における
電流上昇率およびアーク発生期間における電流低
下率はいずれも増幅回路１８の増幅度によつて決
まる。
第２図は出力電流波形と各部の信号波形を示す
図であり、増幅回路１８に挿入する帰還抵抗の切
換などで溶接電流の大小に応じて増幅度を変える
ことにより出力電流値に合つた電流波形が得られ
る。
図であり、増幅回路１８に挿入する帰還抵抗の切
換などで溶接電流の大小に応じて増幅度を変える
ことにより出力電流値に合つた電流波形が得られ
る。
アークスタート用制御手段は、例えば電流検出
器９、遅延回路１０および増幅回路１８と並列に
接続したアナログスイツチ２２により構成するこ
とができる。上記アナログスイツチ２２にはトラ
ンジスタ等の高速スイツチング素子を用い、アー
クスタート時にはこのアナログスイツチ２２をオ
ン状態にしておき、溶接ワイヤ３と母材６の接触
短絡により流れる電流を電流検出器９で検出し、
その信号により所定時間後、遅延回路１０からオ
フ信号を出しアナログスイツチ２２をオフにす
る。遅延回路１０の遅延時間は通常アークスター
トに必要な時間に設定される。
器９、遅延回路１０および増幅回路１８と並列に
接続したアナログスイツチ２２により構成するこ
とができる。上記アナログスイツチ２２にはトラ
ンジスタ等の高速スイツチング素子を用い、アー
クスタート時にはこのアナログスイツチ２２をオ
ン状態にしておき、溶接ワイヤ３と母材６の接触
短絡により流れる電流を電流検出器９で検出し、
その信号により所定時間後、遅延回路１０からオ
フ信号を出しアナログスイツチ２２をオフにす
る。遅延回路１０の遅延時間は通常アークスター
トに必要な時間に設定される。
このように構成すると、アークスタート時には
増幅回路１８がアナログスイツチ２２により短絡
されていて、直流リアクタ二次巻線１７からの入
力信号の増幅度が１になるので、短絡電流が上昇
するとき加算回路１９で出力制御信号に加算され
る信号のレベルが通常の溶接状態より小さくな
り、加算回路１９から駆動回路２１に出力される
パルス幅制御の制御バイアスが高くなつて、出力
電流Ｉの増加を抑制する機能が低下する。このた
め、溶接ワイヤ３と母材６が接触短絡したときの
電流上昇率が高まり、短絡電流の急上昇により溶
接ワイヤ３の先端部が瞬時に溶断して、良好なア
ークスタートができる。
増幅回路１８がアナログスイツチ２２により短絡
されていて、直流リアクタ二次巻線１７からの入
力信号の増幅度が１になるので、短絡電流が上昇
するとき加算回路１９で出力制御信号に加算され
る信号のレベルが通常の溶接状態より小さくな
り、加算回路１９から駆動回路２１に出力される
パルス幅制御の制御バイアスが高くなつて、出力
電流Ｉの増加を抑制する機能が低下する。このた
め、溶接ワイヤ３と母材６が接触短絡したときの
電流上昇率が高まり、短絡電流の急上昇により溶
接ワイヤ３の先端部が瞬時に溶断して、良好なア
ークスタートができる。
本実施例によれば、アークスタート時にも直流
リアクタ二次巻線１７の誘起電圧が出力制御信号
に加算されることによつてある程度の電流上昇抑
制機能が働き、短絡電流が過大となるのを防止す
る効果が得られる。
リアクタ二次巻線１７の誘起電圧が出力制御信号
に加算されることによつてある程度の電流上昇抑
制機能が働き、短絡電流が過大となるのを防止す
る効果が得られる。
上記実施例のように増幅回路１８をスイツチ２
２で短絡する代わりに、アークスタート時のみ減
衰器を用いて増幅回路１８の入力レベルを下げる
等の他の手段によつても系全体としての信号の増
幅度を低下させることが可能で、上記と同様の効
果が得られる。また、アークスタート時の電流上
昇率を高めるためには、上記のように信号の増幅
度を下げるだけでなく、加算回路１９で出力制御
信号に加算される信号をゼロまたはそれに近い一
定レベルに切換えてもよい。
２で短絡する代わりに、アークスタート時のみ減
衰器を用いて増幅回路１８の入力レベルを下げる
等の他の手段によつても系全体としての信号の増
幅度を低下させることが可能で、上記と同様の効
果が得られる。また、アークスタート時の電流上
昇率を高めるためには、上記のように信号の増幅
度を下げるだけでなく、加算回路１９で出力制御
信号に加算される信号をゼロまたはそれに近い一
定レベルに切換えてもよい。
上記実施例では、直流リアクタ１６の二次巻線
１７から電圧を取り出すことにより主回路と制御
回路の絶縁を図つているが、絶縁が不要ならば、
直流リアクタ１６から直接電圧を取り出してもよ
い。また、回路構成は多少複雑になるが、電流検
出器により出力電流Ｉを電圧に変換し、これを微
分して出力電流の変化率に対応した信号を得ても
よい。
１７から電圧を取り出すことにより主回路と制御
回路の絶縁を図つているが、絶縁が不要ならば、
直流リアクタ１６から直接電圧を取り出してもよ
い。また、回路構成は多少複雑になるが、電流検
出器により出力電流Ｉを電圧に変換し、これを微
分して出力電流の変化率に対応した信号を得ても
よい。
本発明によれば、出力電流変化率検出手段と出
力電流制御手段により出力電流の変化率に応じて
高速スイツチング素子のオンオフ時間比を変え、
通常の溶接状態での出力電流の変化を抑制するイ
ンダクタンスとしての機能を持たせるとともに、
アークスタート時にはアークスタート用制御手段
により上記の電流変化抑制機能を低下させて電流
上昇率を高めるようにしたため、出力電流波形を
平滑化するだけの小形の直流リアクタを用いて短
絡移行形アーク溶接に必要な電源特性が得られ、
かつ従来技術のように直流リアクタを短絡する大
電流用サイリスタを用いずに良好なアークスター
トができ、溶接用電源をより小形軽量化すること
ができる。
力電流制御手段により出力電流の変化率に応じて
高速スイツチング素子のオンオフ時間比を変え、
通常の溶接状態での出力電流の変化を抑制するイ
ンダクタンスとしての機能を持たせるとともに、
アークスタート時にはアークスタート用制御手段
により上記の電流変化抑制機能を低下させて電流
上昇率を高めるようにしたため、出力電流波形を
平滑化するだけの小形の直流リアクタを用いて短
絡移行形アーク溶接に必要な電源特性が得られ、
かつ従来技術のように直流リアクタを短絡する大
電流用サイリスタを用いずに良好なアークスター
トができ、溶接用電源をより小形軽量化すること
ができる。
また、電源回路に挿入する直流リアクタが小形
になるため、アークスタート時に短絡状態が異常
に長く続いた場合でも、直流リアクタに蓄積され
るエネルギは少なく、短絡開放時に溶接ワイヤが
通電チツプに溶着するバーンバツク現象の発生を
防止することができる。
になるため、アークスタート時に短絡状態が異常
に長く続いた場合でも、直流リアクタに蓄積され
るエネルギは少なく、短絡開放時に溶接ワイヤが
通電チツプに溶着するバーンバツク現象の発生を
防止することができる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図は本実施例における出力電流波形と各部の
信号波形を示す図、第３図は従来例のブロツク図
である。 １３：高速スイツチング素子、１７：出力電流
変化率検出手段（直流リアクタの二次巻線）、１
８，１９：出力電流制御手段（１８：増幅回路、
１９：加算回路）、９，１０，２２：アークスタ
ート用制御手段（９：電流検出器、１０：遅延回
路、２２：アナログスイツチ）。
第２図は本実施例における出力電流波形と各部の
信号波形を示す図、第３図は従来例のブロツク図
である。 １３：高速スイツチング素子、１７：出力電流
変化率検出手段（直流リアクタの二次巻線）、１
８，１９：出力電流制御手段（１８：増幅回路、
１９：加算回路）、９，１０，２２：アークスタ
ート用制御手段（９：電流検出器、１０：遅延回
路、２２：アナログスイツチ）。
Claims (1)
- １ パワートランジスタのような高速スイツチン
グ素子を10kHz以上のスイツチング周波数でオン
オフさせるとともにオンオフ時間比を変化させて
出力を制御する消耗電極式のアーク溶接用電源装
置において、出力側回路に接続されインダクタン
スが数十μHで二次巻線を持つ直流リアクタと、
上記二次巻線に誘起される電圧を増幅する増幅回
路と、増幅された信号と出力制御信号とを加算す
る加算手段と、加算手段の加算結果により出力電
流を変化させる出力電流制御手段と、アークスタ
ート時に予め設定した時間の間上記増幅された信
号のレベルを低減するアークスタート制御手段と
を具備することを特徴とするアーク溶接用電源装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12599285A JPS61286068A (ja) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | ア−ク溶接用電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12599285A JPS61286068A (ja) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | ア−ク溶接用電源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61286068A JPS61286068A (ja) | 1986-12-16 |
| JPH0448549B2 true JPH0448549B2 (ja) | 1992-08-07 |
Family
ID=14924041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12599285A Granted JPS61286068A (ja) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | ア−ク溶接用電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61286068A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0638985B2 (ja) * | 1988-03-28 | 1994-05-25 | 富士電機株式会社 | 携帯用エアープラズマ切断機 |
| JP5047707B2 (ja) * | 2007-07-03 | 2012-10-10 | 株式会社ダイヘン | アーク溶接用電源装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6064763A (ja) * | 1983-04-30 | 1985-04-13 | Kobe Steel Ltd | 短絡移行を伴なう溶接電源の出力制御方法 |
-
1985
- 1985-06-12 JP JP12599285A patent/JPS61286068A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61286068A (ja) | 1986-12-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |