JPH0592267A - 溶接電源の出力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、溶接ワイヤ(消耗電極)を送給しつ
つ行なう消耗電極式アーク溶接にて使用する溶接電源の
出力制御装置に関し、アーク起動時に消耗電極と母材と
が接触していも、構成機器の大型化やコスト高を招くこ
となく、アーク起動性能を向上できるようにすることを
目的とする。 【構成】 そこで、アーク起動に際して、消耗電極３と
母材４とが接触すると、その接触部にコンデンサ７の放
電電流を供給する放電回路をそなえてなるものにおい
て、コンデンサ７を充電するための充電用電源６を、溶
接用電源１とは別個に設けるとともに、アーク起動時に
のみ閉成されて接触部にコンデンサ７の放電電流を供給
しうる放電スイッチ９を、放電回路に介設することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接ワイヤ(消耗電極)
を送給しつつ行なう消耗電極式アーク溶接にて使用する
溶接電源の出力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来技術としては、特開昭61-1
03677号公報に開示されるようなものがある。この従来
技術では、溶接起動信号が発せられた時点で、溶接電源
によりコンデンサを充電し、溶接ワイヤ(消耗電極)と母
材とが接触すると、コンデンサに蓄積された電荷が放電
され、溶接ワイヤと母材との接触部のジュール加熱，ア
ーク加熱を促進し、良好なアーク起動を実現しようとす
るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の溶接電源の出力制御手段では、溶接起動信号
が発せられた時点で溶接ワイヤと母材とが接触している
場合には、溶接電源によりコンデンサを充電すると、逆
に、溶接ワイヤと母材との接触部に流れる電流が減少し
てしまうため、コンデンサへの充電を行なっていない。
従って、アーク起動性能の低下は防止されるが、性能向
上を達成することはできない。

【０００４】ところで、前記公報では、コンデンサの充
電を、溶接電源とは別に設けた充電用電源により行なう
技術も開示されている。この場合、溶接起動信号が発せ
られた時点で溶接ワイヤと母材とが接触していても、溶
接電源から出力される電流は、溶接ワイヤと母材との接
触部にすべて供給される。

【０００５】しかし、充電用電源によるコンデンサへの
充電が十分でない状態でコンデンサの放電を行なうこと
になり、十分なアーク起動性能を得ることができない。
また、溶接起動信号が発せられてから放電開始までの短
時間に十分な電荷量を充電するためには、充電用電源の
容量を大きくして大電流を供給しなければならず、この
ためにスイッチの容量も大きくしなければならないな
ど、構成機器の大型化およびコスト高を招くことにな
る。

【０００６】本発明は、このような課題を解決しようと
するもので、アーク起動時に消耗電極と母材とが接触し
ていても、構成機器の大型化やコスト高を招くことな
く、アーク起動性能を向上できるようにした溶接電源の
出力制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の溶接電源の出力制御装置は、アーク起動に
際して、消耗電極と母材とが接触すると、その接触部に
コンデンサの放電電流を供給する放電回路をそなえてな
るものにおいて、前記コンデンサを充電するための充電
用電源を、溶接用電源とは別個に設けるとともに、アー
ク起動時にのみ閉成されて前記接触部に前記コンデンサ
の放電電流を供給しうる放電スイッチを、前記放電回路
に介設したことを特徴としている。

【０００８】

【作用】上述した本発明の溶接電源の出力制御装置で
は、アーク起動信号が発せられる前に、放電スイッチを
開放した状態で、溶接用電源とは別に設けられた充電用
電源によりコンデンサを予め充電しておく。

【０００９】そして、アーク起動信号発生後に、放電ス
イッチを閉成することにより、消耗電極と母材との接触
部に溶接電流に重畳してコンデンサの放電電流を供給
し、所定期間経過後に放電スイッチを再び開放する。

【００１０】これにより、溶接開始前に、コンデンサに
十分な電荷量を予め充電することが可能になる。

【００１１】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明すると、図１，図２は本発明の第１実施例としての溶
接電源の出力制御装置を示すもので、図１はその構成を
示すブロック図、図２はその制御動作を説明するための
フローチャートである。

【００１２】図１において、１は溶接用電源であり、こ
の溶接用電源１の出力側の非接地側極ａは、直流リアク
トル２および溶接トーチ(図示せず)を介して溶接ワイヤ
(消耗電極)３に電気的に接続されるとともに、溶接用電
源１の接地側極ｂは母材４に接続される。

【００１３】５は溶接用電源１の接地側極ｂと母材４と
の間に介設された電流検出器で、この電流検出器５は、
溶接ワイヤ３から母材４を経由する電流がない場合に
“Ｈ”レベルを出力し、該電流がある場合に“Ｌ”レベ
ルとなるものである。

【００１４】６はコンデンサ７を充電するために溶接用
電源１とは別個に設けられた充電用電源で、この充電用
電源６の出力＋極は、リアクトル２と溶接ワイヤ３との
間に接続されるとともに、同電源６の出力−極は、溶接
用電源１の接地側極ｂと電流検出器５との間に、放電ス
イッチ９を介して接続されている。

【００１５】ここで、コンデンサ７の両端は、それぞれ
充電用電源６の出力＋極および−極に接続されるととも
に、このコンデンサ７と並列的に放電用抵抗器１３が設
けられ、さらに、充電用電源６の出力＋極とコンデンサ
７，放電用抵抗器１３との間には充電用抵抗器１２が介
設されている。

【００１６】充電用抵抗器１２は、充電用電源６からコ
ンデンサ７への突入電流を制限するためのものであり、
放電用抵抗器１３は、溶接作業終了時(図示しないメイ
ン電源スイッチオフ時)にコンデンサ７の電荷を放電・
消費するためのものである。

【００１７】ところで、放電スイッチ９は、常時開でア
ーク起動時にのみ閉成され、溶接ワイヤ３と母材４との
接触部にコンデンサ７の放電電流を供給しうるもので、
電流検出器５による検出結果に応じ、後述する起動信号
発生器８，ＡＮＤ回路１０およびタイマ１１によって開
閉駆動されるものである。

【００１８】起動信号発生器８は、溶接作業時(アーク
起動時)に“Ｈ”レベルを出力するものであり、タイマ
１１は、電流検出器５からの出力が“Ｈ”レベルから
“Ｌ”レベルに立ち下がった時点から所定時間を計時
し、その所定時間の間、“Ｈ”レベルを出力するもので
ある。ただし、このタイマ１１は、電流検出器５からの
出力が“Ｈ”レベルになるとリセットされるようになっ
ている。

【００１９】そして、ＡＮＤ回路１０は、起動信号発生
器８からの出力とタイマ１１からの出力との論理積をと
って出力するもので、このＡＮＤ回路１０からの出力が
“Ｈ”レベルになった場合に、放電スイッチ９が閉成さ
れるようになっている。

【００２０】次に、上述のごとく構成された第１実施例
の装置による制御動作を、図２のフローチャートに従っ
て説明する。

【００２１】まず、本装置を含む溶接システム全体のメ
イン電源スイッチ(図示せず)をオンする(ステップＡ
１)。このとき、放電スイッチ９は開放状態であり、メ
イン電源スイッチのオン後には、溶接用電源１とは別個
の充電用電源６によりコンデンサ７は常時充電されるこ
とになる(ステップＡ２)。

【００２２】そして、アーク溶接開始時には、起動信号
発生器８からの出力が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに
立ち上げられ、溶接起動信号(アーク起動信号)が出力さ
れる。本装置は、起動信号発生器８から起動信号が発生
したか否かが常時判定され(ステップＡ３)、起動信号が
発生するまでコンデンサ７の充電が行なわれ、起動信号
が発生すると、溶接用電源１による溶接電圧の供給が開
始されるとともに(ステップＡ４)、溶接ワイヤ３の送給
が開始される(ステップＡ５)。

【００２３】溶接用電源１による溶接電圧の供給が開始
され、溶接ワイヤ３が送給されて母材４と接触すると、
電流検知器５により溶接電流が検知され、電流検知器５
からの出力が“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに立ち下が
る(ステップＡ６によるＹＥＳ判定)。この時点からタイ
マ１１は、所定時間の計時動作を行ない(ステップＡ
７)、その間、“Ｈ”レベルの信号を継続して出力す
る。なお、電流が検知されていない場合(ステップＡ６
によるＮＯ判定時)、電流検知器５からの出力は“Ｈ”
レベルのままでタイマ１１はリセットされる(ステップ
Ａ８)。

【００２４】さて、タイマ１１が計時動作を開始し、
“Ｈ”レベルの信号を出力すると、このタイマ１１の出
力と起動信号発生器８の出力との論理積をとって出力す
るＡＮＤ回路１０の出力が“Ｈ”レベルに立ち上がり、
放電スイッチ９が、開放(オフ)状態から閉成(オン)状態
に切換駆動される(ステップＡ１０)。

【００２５】放電スイッチ９は、タイマ１１による計時
動作期間中(ステップＡ９により判定する)閉成され、タ
イマ１１による計時動作を完了すると、開放される(ス
テップＡ１１)。

【００２６】溶接起動信号発生後の放電スイッチ９の閉
成動作に伴い、溶接ワイヤ３と母材４との接触部におい
て、溶接電流に重畳してコンデンサ７の放電電流が所定
時間の間に亘って供給される。

【００２７】このように、本実施例の溶接電源の出力制
御装置によれば、溶接開始前に、コンデンサ７に十分な
電荷量を予め充電しておくことができるので、溶接起動
信号発生時に溶接ワイヤ３と母材４とが接触していて
も、溶接ワイヤ３と母材４との接触部に確実にコンデン
サ７の放電電流を供給でき、アーク起動性能を向上させ
ることができる。

【００２８】また、コンデンサ７の放電中以外の時間を
常に充電に当てることができ、充電時間を十分に長くと
れることから、充電電流も小さく済み、充電用電源６の
容量を小さくできて、構成機器の小型化および価格の低
下などを達成できる利点もある。

【００２９】図３は本発明の第２実施例としての溶接電
源の出力制御装置の構成を示すブロック図で、この第２
実施例の装置も第１実施例とほとんど同様に構成されて
いるが、本実施例の装置と第１実施例の装置との異なる
点は、図３に示すように、第１実施例の電流検出器５に
代えて、溶接ワイヤ３と母材４との間の電圧(短絡)を検
知する短絡検出器１４が設けられている点であり、この
短絡検出器１４の出力がタイマ１１へ入力されている。

【００３０】この短絡検出器１４は、溶接ワイヤ３と母
材４とが短絡状態ではない場合に“Ｈ”レベルを出力
し、短絡状態になった場合に“Ｌ”レベルとなるもので
あり、このような短絡検出器１４からの出力を受けるタ
イマ１１は、第１実施例と全く同様に動作する。

【００３１】上述の構成により、第２実施例の装置によ
っても第１実施例の装置と全く同様の作用効果が得られ
る。

【００３２】図４，図５は本発明の第３実施例としての
溶接電源の出力制御装置を示すもので、図４はその構成
を示すブロック図、図５はその制御動作を説明するため
のフローチャートであり、この第３実施例も第１実施例
とほとんど同様に構成されているが、本実施例の装置で
は、図４に示すように、第１実施例と同様の装置に、さ
らにタイマ１５が設けられている。

【００３３】このタイマ１５は、電流検出器５による電
流検知時点(出力の立下り時点)から放電スイッチ９を閉
成(オン)するまでの時間(予め適当に設定される)を計時
するもので、計時完了時点で“Ｌ”レベルから“Ｈ”レ
ベルに立ち上がる信号をＡＮＤ回路１０へ出力するもの
である。また、このタイマ１５も、タイマ１１と同様
に、電流検出器５からの出力が“Ｈ”レベルになるとリ
セットされるようになっている。

【００３４】そして、本実施例におけるＡＮＤ回路１０
は、起動信号発生器８，タイマ１１および１５からの各
出力の論理積をとって出力するもので、このＡＮＤ回路
１０からの出力が“Ｈ”レベルになった場合に、放電ス
イッチ９が閉成されるようになっている。

【００３５】上述の構成により、この第３実施例の装置
は、図５に示すような手順で制御動作を行なう。なお、
図５中のステップＢ１〜Ｂ６は、第１実施例の装置の制
御動作を説明した図２中のステップＡ１〜Ａ６と全く同
じ動作であるので、その説明は省略する。

【００３６】溶接用電源１による溶接電圧の供給が開始
され、溶接ワイヤ３が送給されて母材４と接触すると、
電流検知器５により溶接電流が検知され、電流検知器５
からの出力が“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに立ち下が
った時点(ステップＢ６によるＹＥＳ判定時点)から、タ
イマ１５および１１が計時動作を開始する(ステップＢ
７，Ｂ８)。

【００３７】タイマ１５は、予め設定された電流検知か
ら放電スイッチ９を閉成するまでの時間を計時し、その
計時完了(ステップＢ１１によるＹＥＳ判定)後に“Ｈ”
レベルの信号を出力するとともに、タイマ１１は、第１
実施例と同様に、所定時間の計時を行ない、その間、
“Ｈ”レベルの信号を出力する。なお、電流が検知され
ていない場合(ステップＢ６によるＮＯ判定時)、電流検
知器５からの出力は“Ｈ”レベルのままでタイマ１５，
１１はリセットされる(ステップＢ９，Ｂ１０)。

【００３８】そして、タイマ１５が計時動作を終了して
“Ｈ”レベルの信号を出力した後(ステップＢ１１によ
るＹＥＳ判定後)、タイマ１１が計時動作を行なって
“Ｈ”レベルの信号を出力している状態(ステップＢ１
２によるＮＯ判定状態)では、タイマ１１，１５の出力
と起動信号発生器８の出力との論理積をとって出力する
ＡＮＤ回路１０の出力が“Ｈ”レベルに立ち上がり、放
電スイッチ９が、開放(オフ)状態から閉成(オン)状態に
切換駆動される(ステップＢ１４)。

【００３９】放電スイッチ９は、タイマ１１による計時
動作期間中(ステップＢ１２により判定する)閉成され、
タイマ１１による計時動作を完了すると、開放される
(ステップＢ１３)。

【００４０】このような制御動作により、第３実施例の
装置によっても、第１実施例と同様の作用効果が得られ
るほか、本実施例では、タイマ１５の計時時間を適当に
設定することで、溶接ワイヤ３と母材４との接触部に、
溶接電流が流れ始めてから放電電流を供給するまでの時
間を適当に設定することができるようになる。

【００４１】この結果、アーク起動に最も効果的な時点
でコンデンサ７を放電させることができ、さらに、コン
デンサ容量を小型化できる。

【００４２】図６は本発明の第４実施例の溶接電源の出
力制御装置の構成を示すブロック図で、この第４実施例
も、第１実施例とほとんど同様に構成されているが、本
実施例の装置と第１実施例の装置との異なる点は、図６
に示すように、第１実施例の放電スイッチ９に代えて、
サイリスタ１６と、このサイリスタ１６をオン／オフ駆
動するための駆動回路１７とが設けられている点であ
る。駆動回路１７は、ＡＮＤ回路１０からの出力を受け
て動作するもので、本実施例の装置による制御動作は第
１実施例において図２により説明したものと同様にな
る。

【００４３】ここで、充電用電源６の出力電流がサイリ
スタ１６の保持電流以下となるように、充電用抵抗器１
２の抵抗値を設定することにより、コンデンサ７が放電
完了した時点で、サイリスタ１６が自動的にオフするた
め、タイマ１１は、溶接ワイヤ３と母材４とが接触して
コンデンサ７の放電が始まってから、サイリスタ９の導
通状態が確定するまでの微小時間を計時すればよくな
る。

【００４４】なお、上述の第１〜第４実施例では、溶接
途中にアーク切れが生じると、再度同じ動作を行なうこ
とになるが、その動作はアーク起動時のみに行なうよう
にすればよい。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の溶接電源
の出力制御装置によれば、コンデンサを充電するための
充電用電源を、溶接用電源とは別個に設けるとともに、
アーク起動時にのみ閉成されて消耗電極と母材との接触
部にコンデンサの放電電流を供給しうる放電スイッチ
を、前記放電回路に介設するという極めて簡素な構成に
より、溶接開始前に、コンデンサに十分な電荷量を予め
充電しておくことができ、アーク起動時に消耗電極と母
材とが接触していても、構成機器の大型化やコスト高を
招くことなく、アーク起動性能を向上できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としての溶接電源の出力制
御装置の構成を示すブロック図である。

【図２】第１実施例の装置による制御動作を説明するた
めのフローチャートである。

【図３】本発明の第２実施例としての溶接電源の出力制
御装置の構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の第３実施例としての溶接電源の出力制
御装置の構成を示すブロック図である。

【図５】第３実施例の装置による制御動作を説明するた
めのフローチャートである。

【図６】本発明の第４実施例としての溶接電源の出力制
御装置の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 溶接用電源 ２ リアクトル ３ 溶接ワイヤ(消耗電極) ４ 母材 ５ 電流検出器 ６ 充電用電源 ７ コンデンサ ８ 起動信号発生器 ９ 放電スイッチ １０ ＡＮＤ回路 １１ タイマ １２ 充電用抵抗器 １３ 放電用抵抗器 １４ 短絡検出器 １５ タイマ １６ サイリスタ(放電スイッチ) １７ 駆動回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アーク起動に際して、アーク起動信号が
   発せられる前にコンデンサを予め充電しておいてから、
   消耗電極と母材とが接触すると、該消耗電極と該母材と
   の接触部に前記コンデンサの放電電流を供給する放電回
   路をそなえてなる消耗電極式アーク溶接電源の出力制御
   装置において、前記コンデンサを充電するための充電用
   電源が、溶接用電源とは別個に設けられるとともに、ア
   ーク起動時にのみ閉成されて前記接触部に前記コンデン
   サの放電電流を供給しうる放電スイッチが、前記放電回
   路に介設されていることを特徴とする溶接電源の出力制
   御装置。