JPH0585264B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 技術分野 この発明は交流アーク溶接用電源装置のアーク
移行性の改良に関する。

(b) 発明の概要 この発明に係る交流アーク溶接機用電源装置
は、高周波変圧器に溶接電流供給用の二次巻線に
加えてトリガコンデンサ充電用の巻線を設け、溶
接電圧が正極性から逆極性へ移行する瞬間に前記
トリガコンデンサに充電されている電荷を逆極性
で電極、母材間に印加し、逆極性へのアーク移行
を容易にする。

(c) 従来技術とその欠点 交流アーク溶接用電源装置は、一般的にアルミ
ニウムの溶接時に使用される。これは、アルミニ
ウム表面に生じる酸化被膜（酸化アルミニウム
Al₂O₃）を逆極性（母材側負極、溶接電極側正
極）の溶接電流によるアーク流によつて除去する
作用（クリーニング作用）を利用するためであ
る。しかし、交流電流はその交番時に電流が０と
なる点が生じるため、アークが不安定になり易
く、特に正極性から逆極性への移行時にはアーク
失弧が頻繁に発生するという欠点があつた。

そのため、従来は溶接開始時にアーク点弧を補
助する高周波電圧発生回路を溶接電圧の極性移行
毎に動作させて高周波電圧をアーク溶接電圧に重
畳して印加し、アーク移行の安定を図つていた。
しかし、高周波をしばしば発生させることは、高
周波ノイズを多く発生させることになり、電源装
置の側にIC等を用いた機器がある場合にはその
機器を誤動作させる恐れがあつた。

(d) 発明の目的 この発明は上記欠点に鑑み、高周波電圧発生回
路を用いなくても安定した交流アークを保つこと
が出来る交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) 発明の構成及び効果 この発明は、溶接電力供給用の二次巻線を２個
備える変圧器に第３の二次巻線を設け、この第３
の二次巻線の出力を整流する整流回路と、この整
流回路の出力を充電するコンデンサと、アーク電
圧の正極性から逆極性への移行時に前記コンデン
サの充電電荷を前記アーク電圧に重畳して印加す
るスイツチング手段と、を有することを特徴とす
る。

以上の構成によつて、この発明によれば、以下
の効果を奏することが出来る。

(1) アーク電流の正極性から逆極性への移行時に
前記コンデンサに充電された電荷が逆極性で電
極、母材間に前記アーク電流に重畳して印加さ
れるため、アーク移行が容易になり、溶接部に
は良好なビード形成がなされ、強度が高く、外
観も良い溶接を行うことが出来る。

(2) 上記の様に極性移行時のアーク移行が容易に
行われるため、従来の様にアーク移行時に高周
波電流を重畳する必要がなく高周波ノイズを減
少させることが出来る。

(3) 重畳する電圧を変圧器の第３の巻線から充電
されるコンデンサの電荷から得ているため、ア
ーク点弧中の溶接電流のをどの様に設定して
も、重畳される電圧には影響がない。そのた
め、任意の溶接条件でも同様の良好なアーク移
行を得ることが出来る。また、重畳する電圧を
高くするために第３の二次巻線の出力は十分高
い電圧であることが望ましいが、その出力電圧
を一旦コンデンサに充電してから印加する構成
にしているため、巻線の出力電圧を大きくして
も電流容量を大きくする必要は無く、変圧器の
重畳、体積は大きくならない。

(f) 実施例 第１図はこの発明の実施例である交流アーク溶
接用電源装置の回路図である。

整流回路２は６個のダイオードを用いた三相交
流の全波整流回路であり、三相交流の電源１が接
続されている。整流回路２には平滑コンデンサ３
が並列に接続され、整流された電源の脈流成分を
吸収する。平滑された直流電圧は高周波変換回路
４に供給される。高周波変換回路４は、次に接続
されている変圧器５の一次巻線５ａの一方の端子
に前記直流電圧の正極を接続するトランジスタ４
ａ、負極を接続するトランジスタ４ｂ及び、一次
巻線の他方の端子に前記直流電圧の正極を接続す
るトランジスタ４ｃ、負極を接続するトランジス
タ４ｄで構成されている。これらトランジスタは
高周波変換回路制御部１３によつてオン・オフさ
れ、トランジスタ４ａとトランジスタ４ｄ及びト
ランジスタ４ｂとトランジスタ４ｃの２組のトラ
ンジスタが交互にオン・オフされる。その周波数
は数ｋHzである。変圧器５には２個の同様の二次
巻線５ｂ，５ｃが巻かれており、それぞれの巻線
は中間タツプを有している。また、この変圧器５
には前記２個の二次巻線５ｂ，５ｃよりも高圧
で、電流容量の小さい第３の二次巻線５ｄも巻か
れている。二次巻線５ｂの中間タツプはリアクト
ル１０を介して溶接電極１１に接続されており、
巻線の両端の端子にはダイオード６ａ，６ｂで構
成される正極性電流整流部６が接続されている。
正極性電流整流部６は二次巻線５ｂの両端の端子
にダイオード６ａ，６ｂのアノードを接続した全
波整流回路であり、この整流部の出力が正極、前
記中間タツプが負極になるように構成されてい
る。その整流出力はスイツチングトランジスタ８
を介して母材１２に供給される。一方、二次巻線
５ｃの中間タツプはスイツチングトランジスタ９
を介して母材１２に接続されており、巻線の両端
の端子にはダイオード７ａ，７ｂで構成される逆
極性電流整流部７が接続されている。逆極性電流
整流部７は二次巻線５ｃの両端の端子にダイオー
ド７ａ，７ｂのアノードを接続した全波整流回路
であり、この整流部の出力が正極、前記中間タツ
プが負極になるように構成されている。その整流
出力はリアクトル１０を介して溶接電極１１に供
給される。ここで、スイツチングトランジスタ
８，９を交互に数十Hzの周波数でオン・オフする
と、溶接電極１１、母材１２には交互に正極、負
極の低周波交流電圧が印加されることになる。ス
イツチングトランジスタ８，９のオン・オフ制御
はスイツチングトランジスタ制御部１４によつて
行われる。なお、リアクトル１０は低周波電圧の
高周波リプル分を除去するためのものである。

第３の二次巻線５ｄの中間タツプは母材１２に
接続されており、巻線の両端の端子にはサイリス
タ１５ａ，１５ｂで構成される重畳電圧整流部１
５が接続されている。重畳電圧整流部１５は二次
巻線５ｄの両端の端子にサイリスタ１５ａ，１５
ｂのアノードを接続した全波整流回路であり、こ
の整流部の出力が正極、前記中間タツプが負極に
なるように構成されている。重畳電圧整流部１５
の出力端子は抵抗１７を介してコンデンサ１８の
正極に接続され、このコンデンサ１８の負極は第
３の二次巻線５ｄの中間タツプに接続されてい
る。コンデンサ１８の正極は、また抵抗１９サイ
リスタ２０を介して電極１１に接続されている。
サイリスタ２０はコンデンサ１８の充電電荷を電
極１１、母材１２を介して放電する極性で接続さ
れている。第３の二次巻線５ｄの中間タツプ、重
畳電圧整流部１５の出力端子間には第３の二次巻
線５ｄの中間タツプから重畳電圧整流部１５の出
力端子間の極性でダイオード１６が挿入されてい
る。このダイオード１６はサイリスタ２０がオン
する時に、放電方向の電圧を印加して電流の立ち
上がり特性を良くするためのダイオードである。
前記サイリスタ１５ａ，１５ｂ及びサイリスタ２
０のオン・オフ制御はサイリスタ制御部２１が行
う。サイリスタ１５ａ，１５ｂは溶接電圧が正極
性のときオンされてコンデンサ１８に充電を行
い、サイリスタ２０は溶接電圧が逆極性になつた
直後にオンされて、上記の動作でコンデンサ１８
に充電された電荷を電極１１、母材１２間に放電
する。

第２図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは上記実施例のそれ
ぞれ溶接負極電圧、サイリスタ１５ａ，１５ｂの
オン信号電圧、サイリスタ２０のオン信号電圧、
コンデンサ１８の充電電位、サイリスタ２０オン
時にサイリスタ２０を導通する電流を示すグラフ
である。

同図を参照して上記実施例の動作を説明する。
整流回路２、平滑コンデンサ３で整流、平滑され
た商用電源１から入力された電圧は、高周波変換
回路４で高周波に変換される。高周波電圧は変圧
器５で降圧されて二次巻線５ｂ，５ｃから取り出
されるが、スイツチングトランジスタ８がオンし
ているときは二次巻線５ｂから前記降圧された高
周波電圧が取り出され、正極性整流部６で整流さ
れた後スイツチングトランジスタ８を介して正電
位の負荷電圧が母材１２に印加される。電極１１
には二次巻線５ｂの中間タツプからリアクトル１
０を介して負電位の負荷電圧が印加されているた
め、この電圧でアークが点弧することになる
（t₁）。この正極性のアーク期間中に重畳電圧整流
部１５のサイリスタ１５ａ，１５ｂがオンされて
（t₂）コンデンサ１８に充電が行われ、正極性の
半波が終了するまでにサイリスタ１５ａ，１５ｂ
はオフする（t₃）。正極性の半波が終了し、スイ
ツチングトランジスタ９がオンしたとき（t₄）は
二次巻線５ｃから前記降圧された高周波電圧が取
り出される。取り出された高周波電圧は、逆極性
電流整流部７で整流されて電極１１に正電位、母
材１２に負電位が印加される。これと同時にダイ
オード１６、抵抗１７，１９を介してサイリスタ
２０にも順方向に前記電圧が印加される。サイリ
スタ２０はこの直後に導通されるが、この溶接電
圧印加によつて、導通後の電流の立ち上がり特性
を良くすることが出来る。上述のようにサイリス
タ２０は逆極性の半波が開始された直後にオンさ
れ（t₆）、コンデンサ１８に充電されていた電荷
を逆極性で電極１１、母材１２間に溶接電圧に重
畳して印加する。これによつて、逆極性のアーク
点弧は極めて容易になる。前記スイツチングトラ
ンジスタ８，９のオン・オフは、スイツチングト
ランジスタ制御部１４によつて、数十Hzの周波数
で行われるが、スイツチングトランジスタ制御部
１４には操作可能な可変抵抗器（図示せず）が複
数設置されており、この可変抵抗器の一を作業員
が操作することによつて、交流負荷電流のデユー
テイ比を任意に設定することが出来る。また、高
周波変換制御回路１３は変換する高周波の周波数
及びその高周波電流の波形を変化させることによ
つて出力を制御する。この制御は負荷電流検知器
（図示せず）の検知出力に基づいて為される。

なお、サイリスタ２０、サイリスタ制御部２１
がこの発明のスイツチング手段に対応する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例である交流アーク溶
接用電源装置の回路図、第２図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，
Ｅは上記実施例のそれぞれ溶接負荷電圧、重畳電
圧整流用サイリスタのオン信号、重畳電圧印加用
サイリスタのオン信号、重畳電圧充電用コンデン
サの充電電圧、重畳電圧の変化を示す図である。 ５……変圧器、５ｄ……第３の二次巻線、１５
……重畳電圧整流部、１５ａ，１５ｂ，２０……
サイリスタ、１８……コンデンサ、２１……サイ
リスタ制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流の電源を一旦直流にする整流回路と、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、双方に中間タツプを有する２個の２次巻線
   を備え前記高周波の電圧を変圧する変圧器と、前
   記２個の２次巻線のそれぞれ両端の端子に接続さ
   れたダイオードを含む全波整流回路およびこれら
   ２個の整流回路の整流出力をそれぞれ正極性、逆
   極性で交互に母材及び溶接電極に印加する開閉回
   路で構成され前記変圧された高周波を低周波に変
   換して母材及び溶接電極に印加する低周波変換回
   路と、を有する交流アーク溶接用電源装置におい
   て、 前記変圧器に、第３の二次巻線を設け、この第
   ３の二次巻線の出力を整流する整流回路と、この
   整流回路の出力を充電するコンデンサと、アーク
   電圧の正極性から逆極性への移行時に前記コンデ
   ンサの充電電荷を前記アーク電圧に重畳して印加
   するスイツチング手段と、を有してなる交流アー
   ク溶接用電源装置。