JPH08187576A

JPH08187576A - 交直両用アーク加工装置

Info

Publication number: JPH08187576A
Application number: JP33865594A
Authority: JP
Inventors: Kikuo Terayama; 喜久夫寺山; Eiji Nishiyama; 英治西山
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1996-07-23
Anticipated expiration: 2020-01-05
Also published as: JP3607334B2

Abstract

(57)【要約】【目的】交直両用のアーク加工用電源装置の改良に関す
るものである。【構成】直流電源の出力を正および逆の極性にきりかえ
てアーク加工負荷に供給する主スイッチング回路と、あ
らかじめリアクトルに流しておいた電流を遮断すること
によってパルス状の高電圧を発生させてアーク起動時に
アーク加工負荷に供給するための直流高電圧発生回路
と、直流電源と負荷出力端子との間に直列にされて直流
高電圧発生回路と同極性のダイオードと、直流高電圧発
生回路の出力極性と逆の極性の出力を通過させる副スイ
ッチング回路と、アーク起動に際して直流高電圧発生回
路の出力と主スイッチング回路の出力とをアーク加工負
荷に供給し、アーク起動後は副スイッチング回路を導通
させ、かつ所定の順序で主スイッチング回路をON-OFF制
御する制御回路とを備えた交直両用アーク加工装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交直両用のアーク溶
接、切断またはアーク加熱等に使われるアーク加工用電
源において、アーク起動のための回路の改良に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図１は、アーク溶接の従来装置例であ
る。図１において、１ないし３は１次入力線、４は溶接
電源、５は電極側ケーブル、６は電極、７は被溶接物、
８は被溶接物側ケーブル、ＴＳ１は起動スイッチであ
る。溶接電源４において、１１は第１の直流電源装置、
１５は第２の直流電源装置すなわち直流高電圧発生回
路、１６はダイオードであり第２の直流電源装置が発生
する直流高電圧に耐えかつ溶接電流を流す容量のものが
必要である。１８はアーク発生検出手段であり通常アー
ク電流が流れているかいないかを検出する。１９はスイ
ッチ手段であり起動スイッチＴＳ１からの起動信号を受
けて、図示を省略されたガス供給回路に指令を出し、電
極の周囲にシールドガスの供給を開始させ、シールドガ
スが電極周囲に達する頃を見計らって第１の直流電源装
置１１および第２の直流電源装置１５を動作させる。第
２の直流電源装置１５が発生する直流高電圧はダイオー
ド１６に阻止されて第１の直流電源装置１１にはかから
ず、電極６と被溶接物７間にかかり、この間の絶縁を破
って火花放電を発生させる。この火花放電に第１の直流
電源装置から電力が供給され火花放電は溶接アークに成
長する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１の場合、第１の直
流電源装置１１は直流を出力するものであるから、ダイ
オード１６で第２の直流電源装置の直流高電圧が第１の
直流電源装置１１に印加しないように阻止してかつ溶接
電流を流すことができる。しかし、交流アーク溶接を行
う場合、第１の直流電源装置１１に換えて交流電源装置
に単に置き換えても、ダイオード１６のために交流溶接
電流を流せない問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、直流電源の出
力を正および逆の極性にきりかえてアーク加工負荷に供
給する主スイッチング回路と、あらかじめリアクトルに
流しておいた電流を遮断することによってパルス状の高
電圧を発生させてアーク起動時にアーク加工負荷に供給
するための直流高電圧発生回路と、直流電源と負荷出力
端子との間に直列にされた直流高電圧発生回路の出力と
同極性のダイオードと、直流高電圧発生回路の出力極性
と逆の極性の出力を通過させる副スイッチング回路と、
アーク起動に際して直流高電圧発生回路の出力と主スイ
ッチング回路の出力とをアーク加工負荷に供給し、アー
ク起動後は副スイッチング回路を導通させ、かつ所定の
順序で主スイッチング回路をON-OFF制御する制御回路と
を備えた構造とすることによって上記従来装置の問題点
を解決したものである。

【０００５】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例によって説明す
る。図２は、本発明を交直両用のアーク溶接に適用した
ときの実施例を示す接続図であり、請求項１、２および
１０の発明の実施例に相当する。図２において、１ない
し３は１次入力線、５は電極側ケーブル、６は電極、７
は被溶接物、８は被溶接物側ケーブル、ＴＳ１は起動ス
イッチ、ＲＶ１は出力電流調整器である。溶接電源１０
において、ＤＲ１は１次整流器、Ｃ１は平滑コンデン
サ、ＴＲ１はインバータ回路、Ｔ１はインバータトラン
ス、Ｌ１は直流リアクトルであり、ＴＲ２ａないしＴＲ
２ｄは主スイッチング回路を構成するトランジスタ、Ｃ
Ｔ１は電流検出器、ＣＬ２は制御回路、Ｔｍ１は電極側
出力端子、Ｔｍ２は被溶接物側出力端子である。

【０００６】また、図２において、ＤＲ３はダイオー
ド、Ｓ１は副スイッチング回路を構成する電磁接触器、
Ｌ２はリアクトルであり１次巻線Ｌ２ｐと２次巻線Ｌ２
ｓとからなる。Ｒ１は電流制限用抵抗器、ＴＲ３は自己
消孤形のスイッチング素子であり、トランジスタの他に
適当な消孤回路を設けたサイリスタや真空スイッチのよ
うな機械式スイッチでもよい。ここで、リアクトルＬ２
ｐ、Ｌ２ｓ、抵抗器Ｒ１およびスイッチング素子ＴＲ３
は直流高電圧発生回路を構成している。また、リアクト
ルＬ２ｐとＬ２ｓとは図中に・印で示したようにスイッ
チング素子ＴＲ３が遮断したときにリアクトルＬ２ｐに
流れていた電流が急変するのを妨げるように発生するサ
ージ電圧が電極６側が負になるようにそれぞれの巻方向
を定めてある。なお、通常はトランジスタＴＲ２ａない
しトランジスタＴＲ２ｄには逆電圧から保護するために
それぞれ逆並列にダイオードが接続されるが、図が煩雑
になることをさけるために、それらのダイオードは図示
を省略している。

【０００７】図２において、１次入力線１ないし３から
３相の商用周波交流が供給され、１次整流器ＤＲ１はこ
れを整流して直流とし、平滑コンデンサＣ１により平滑
される。インバータ回路ＴＲ１は平滑コンデンサＣ１に
よって平滑された出力を商用周波数より高い周波数の交
番電圧に変換してインバータトランスＴ１の１次巻線に
供給する。インバータトランスＴ１は２次巻線に溶接に
適した電圧が得られるようにその巻数比が選ばれる。２
次整流回路ＤＲ２はインバータトランスＴ１の出力電圧
を整流して再び直流とする。主スイッチング回路を構成
するトランジスタＴＲ２ａないしトランジスタＴＲ２ｄ
はブリッジ回路を構成しており、その直流端子側はリア
クトルＬ１を介して２次整流回路ＤＲ２の出力端子に接
続され、交流端子側はリアクトルＬ２の２次巻線Ｌ２ｓ
とダイオードＤＲ３とを介して出力端子Ｔｍ１とＴｍ２
とに接続される。トランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄ、ト
ランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃとはそれぞれ１組となっ
て１組内のトランジスタは同時にかつそれぞれの組が交
互にいずれか一方がＯＮで他方がＯＦＦとなって溶接出
力の極性を切り替える。いまトランジスタＴＲ２ａとＴ
Ｒ２ｄとがＯＮでトランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃとが
ＯＦＦとすると、溶接電流は、２次整流回路ＤＲ２の正
出力端子、リアクトルＬ１、トランジスタＴＲ２ａ、被
溶接物側出力端子Ｔｍ２、被溶接物側ケーブル８、被溶
接物７、電極６、電極側ケーブル５、電極側出力端子Ｔ
ｍ１、ダイオードＤＲ３、リアクトルＬ２の２次巻線Ｌ
２ｓ（または電磁接触器Ｓ１）、トランジスタＴＲ２
ｄ、出力電流検出器ＣＴ１、２次整流回路ＤＲ２の負出
力端子の経路を流れ、被溶接物７と電極６の間に正極性
のアークを発生させる。出力電流検出器ＣＴ１はアーク
電流を検出して、検出信号を制御回路ＣＬ２に送る。制
御回路ＣＬ２は出力調整器ＲＶ１からの出力電流指令信
号と出力電流検出器ＣＴ１の検出信号とを比較し、その
差が減ずるような指令信号をインバータ回路ＴＲ１に送
る。この結果、出力電流は出力調整器ＲＶ１の設定値に
保たれる。

【０００８】つぎに、トランジスタＴＲ２ａ、ＴＲ２ｄ
がＯＦＦにトランジスタＴＲ２ｂ、ＴＲ２ｃがＯＮにな
ると、溶接電流は２次整流回路ＤＲ２の正出力端子、リ
アクトルＬ１、トランジスタＴＲ２ｃ、リアクトルＬ２
ｓ（または電磁接触器Ｓ１）、電極側出力端子Ｔｍ１、
電極側ケーブル５、電極６、被溶接物７、被溶接物側ケ
ーブル８、被溶接物側出力端子Ｔｍ２、トランジスタＴ
Ｒ２ｂ、出力電流検出器ＣＴ１、２次整流回路ＤＲ２の
負出力端子の経路を流れ、電極６と被溶接物７の間に逆
極性のアークを発生させる。これらの状態を交互に繰り
返すことよって電極６と被溶接物７間に交流アークが得
られる。

【０００９】つぎにアーク起動時の動作について説明す
る。図２において、起動スイッチＴＳ１が押されると制
御回路ＣＬ２は、図示を省略したガス供給回路に指令を
出し、電極の周囲にシールドガスの供給を開始させる。
シールドガスが電極周囲に達する頃を見計らって制御回
路ＣＬ２は、インバータ回路ＴＲ１に動作の開始を、ト
ランジスタＴＲ２ａ、ＴＲ２ｄおよびスイッチング素子
ＴＲ３にＯＮを、電磁接触器Ｓ１にＯＦＦを指令する。
これによりリアクトルＬ２ｐには２次整流回路ＤＲ２か
ら電流が流れ始めて抵抗器Ｒ１によって制限される値ま
で次第に増加してゆく。リアクトルＬ２ｐに流れる電流
が適当な値になった頃にスイッチング素子ＴＲ３を遮断
するとリアクトルＬ２ｐはそれまで流れていた電流ｉが
急減するためにこれを阻止する方向に図示の極性にｅ＝
Ｌ・ｄｉ／ｄｔの電圧を発生する（ただし、Ｌはリアク
トルＬ２ｐのインダクタンス）。この電圧ｅはスイッチ
ング素子ＴＲ３の遮断速度が速いほどまたその直前に流
れていた電流値が大きいほど高くなるので、これらを適
宜選定することによって必要なパルス状電圧を得ること
ができる。また、この電圧はリアクトルＬ２の２次巻線
Ｌ２ｓに巻数比に応じて誘起される。リアクトルＬ２の
１次巻線Ｌ２ｐと２次巻線Ｌ２ｓとの極性を図示のよう
に定めておくとリアクトルＬ２の２次巻線Ｌ２ｓには図
示のようにトランジスタＴＲ２ｃとＴＲ２ｄとの接続点
側がプラスとなる極性の電圧となる。この電圧は導通し
ているトランジスタＴＲ２ｄ、２次整流回路ＤＲ２、リ
アクトルＬ１、導通しているトランジスタＴＲ２ａを通
して（または、トランジスタＴＲ２ａないしＴＲ２ｄに
それぞれ逆並列のダイオードが接続されているときはト
ランジスタＴＲ２ｃの逆並列ダイオード、トランジスタ
ＴＲ２ａを通して）被溶接物７に正、電極６に負の極性
で印加される。このとき、リアクトルＬ２の巻数比を適
当に選定しておき、また電極６と被溶接物７との距離が
近いと両者間の絶縁が破壊されて火花放電が発生する。
この火花放電によって２次整流回路ＤＲ２からの出力に
よってトランジスタＴＲ２ａ、ＴＲ２ｄを通して溶接ア
ークが発生する。一方、もしこのとき電極６と被溶接物
７との距離が遠くて火花放電が発生しないときは、リア
クトルＬ２ｓに発生した電圧は被溶接物側ケーブル８と
電極側ケーブル５との間の浮遊容量に充電されることに
なるが、この充電電圧の極性は被溶接物側がプラスであ
るのでダイオードＤＲ３に阻止されて他のスイッチング
素子やトランジスタなどを破壊することはない。この場
合は、スイッチング素子ＴＲ３を再びＯＮとして所定時
間導通させた後にＯＦＦすることを繰り返せばケーブル
間の浮遊容量に充電される電圧が次第に上昇し、ついに
は火花放電が発生することになる。

【００１０】このケーブル間の浮遊容量に充電された電
荷は、火花放電が発生すれば消耗されるが、火花放電が
発生しなかったときには充電されたままとなり、電極６
と被溶接物７との間に高電圧が印加されたままとなって
しまう。抵抗器Ｒ２は、この充電電荷を放電させるため
のものであり、出力端子Ｔｍ１とＴｍ２との間に接続さ
れている。通常、ケーブル間の浮遊容量は数１０ｐＦな
いし数１００ｐＦ程度であるので抵抗器Ｒ２の抵抗値は
数１０ないし数１００ＭΩに選定すればよい。

【００１１】溶接アークが発生すると、出力電流検出器
ＣＴ１は電流検出信号を制御回路ＣＬ２に送り、この検
出信号によって制御回路ＣＬ２は、直流アーク溶接を行
う場合はトランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとをＯＮと
し、トランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃとをＯＦＦとし、
電磁接触器Ｓ１をＯＦＦのままとして溶接を行い、交流
アーク溶接を行う場合は電磁接触器Ｓ１をＯＮとした
後、トランジスタＴＲ２ａ、ＴＲ２ｄとトランジスタＴ
Ｒ２ｂ、ＴＲ２ｃとをそれぞれ１組として交互にＯＮ、
ＯＦＦさせる。なお、副スイッチング回路として用いる
電磁接触器Ｓ１はダイオードＤＲ３とは逆向きの電流を
流すサイリスタなどの半導体スイッチング素子を用いて
もよい。

【００１２】なお、ＴＩＧアーク溶接においては、上記
のように被溶接物７側がプラス電位となる正極性からア
ーク起動を行うとアークの確立が不安定になることがあ
る。このような場合には、ダイオードＤＲ３の極性を図
と逆にして、起動時にはトランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２
ｃとをＯＮとし、トランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとを
ＯＦＦとして、かつ、リアクトルＬ２の２次巻線Ｌ２ｓ
の極性も逆として、電極６がプラスとなる逆極性から起
動し、アークが確立したことを検出してから所望の極性
になるようにトランジスタＴＲ２ｂ、ＴＲ２ｃまたはＴ
Ｒ２ａ、ＴＲ２ｄをＯＮあるいはＯＦＦし、これにあわ
せて電磁接触器Ｓ１を開閉すればよい。

【００１３】図３は、本発明をアーク溶接に適用したと
きの別の実施例であり、請求項１、３および１０の発明
の実施例に相当する。同図において、１０は溶接電源で
あり、図２に示した実施例と異なり、高電圧を発生させ
るためのリアクトルＬ２ｐを２次整流回路ＤＲ２の出力
回路に直列接続してある。

【００１４】アークの起動に際して、スイッチング素子
ＴＲ３を導通状態から遮断することによって図２の実施
例と同様にリアクトルＬ２ｓにパルス状の高電圧が発生
し、この高電圧は被溶接物側出力端子Ｔｍ２、被溶接物
側ケーブル８を経て被溶接物７に、また負側出力はダイ
オードＤＲ３を経て電極側出力端子Ｔｍ１、電極側ケー
ブル５を経て電極６にそれぞれ供給される。この高電圧
によって電極６と被溶接物７間に火花放電が発生した後
は図２に示した実施例の動作と同様である。なお、図２
および図３の各実施例において、リアクトルＬ２ｓとダ
イオードＤＲ３との順序は図示と逆でもよい。また、図
３の実施例において、リアクトルＬ１は省略してもよ
い。

【００１５】図４は本発明をアーク溶接に適用したとき
の別の実施例を示す接続図であり、請求項１、４および
１０の発明の実施例に相当する。同図においては、リア
クトルＬ２ｓとダイオードＤＲ３との直列回路を主スイ
ッチング回路の直流入力側に直列に挿入し、また副スイ
ッチング回路の電磁接触器Ｓ１はＳ１ａとＳ１ｂとの２
個とし主スイッチング回路を構成するトランジスタブリ
ッジ回路のうちアーク起動時に導通しないトランジスタ
にそれぞれ直列に接続されている。その他は図２の実施
例と同機能の部分には同符号を付して詳細な説明は省略
する。

【００１６】図４において、アーク起動時はトランジス
タＴＲ２ａとＴＲ２ｄとをＯＮ、トランジスタＴＲ２ｂ
とＴＲ２ｃとをＯＦＦ、電磁接触器Ｓ１ａとＳ１ｂとを
ＯＦＦとするとともにスイッチング素子ＴＲ３を所定時
間導通させた後に遮断する。スイッチング素子ＴＲ３の
遮断によってリアクトルＬ２ｐはパルス状の高電圧を発
生し、これによってリアクトルＬ２ｓにも高電圧が誘起
されて、そのプラス側はダイオードＤＲ３、トランジス
タＴＲ２ａ、被溶接物側出力端子Ｔｍ２、被溶接物側ケ
ーブル８を経て被溶接物側７に、また負側は２次整流回
路ＤＲ２、トランジスタＴＲ２ｄを経て電極側出力端子
Ｔｍ１、電極側ケーブル５を経て電極６に加わり、被溶
接物７と電極６との間に火花放電を発生させ、この火花
放電に２次整流回路ＤＲ２、リアクトルＬ２ｓ、トラン
ジスタＴＲ２ａ、ＴＲ２ｄを経て電流が流れ火花放電は
溶接アークに成長する。

【００１７】ダイオードＤＲ３はトランジスタＴＲ３を
遮断したときに電極６と被溶接物７との間に火花放電が
発生しなかったときにケーブル５と８との間の浮遊容量
に充電された高電圧が２次整流回路ＤＲ２および主スイ
ッチング回路のトランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとに高
電圧が印加されないように阻止し、電磁接触器Ｓ１ａ、
Ｓ１ｂはトランジスタＴＲ２ｂ、ＴＲ２ｃに高電圧が印
加されないように阻止するとともに、交流溶接時にはＯ
ＮとなってトランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃに電流を流
す。なお、同図においてもリアクトルＬ２ｓとダイオー
ドＤＲ３の接続の順序は図示の通りでなくてもよい。

【００１８】図５は、本発明をアーク溶接に適用したと
きの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、５およ
び１０の発明の実施例に相当する。図５は図４の実施例
のリアクトルＬ２ｐを２次整流回路ＤＲ２の出力端子に
直列に挿入したもので、その他は図４の実施例と同機能
のものに同符号を付してあり、動作も図４に示した実施
例と同様である。また、図５においても、リアクトルＬ
２ｓとダイオードＤＲ３との順序および電磁接触器Ｓ１
ａ、Ｓ１ｂとトランジスタＴＲ２ｂ、ＴＲ２ｃとの順序
は図示の通りでなくてもよい。

【００１９】なお、図４および図５において、トランジ
スタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃとをリアクトルＬ２ｓが発生す
る高電圧に耐えるトランジスタを用いるときは電磁接触
器Ｓ１を省略してもよい。

【００２０】図６は、本発明をアーク溶接に適用したと
きの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、２、１
０および１２の発明の実施例に相当する。同図の実施例
は図２に示した実施例にリアクトルＬ３（１／２）とリ
アクトルＬ３（２／２）とを主スイッチング回路を構成
するトランジスタブリッジ回路の交流出力側の各極性の
出力回路に直列に挿入した点のみが異なり、その他は図
２の実施例と同様である。

【００２１】ここで、リアクトルＬ３（１／２）とリア
クトルＬ３（２／２）とは、１個の鉄心に巻かれた２個
の巻線の各巻線を使用するものであり、かつそれぞれの
巻線の極性を図中に・印で示すように各巻線に流れる電
流によって共有する鉄心に同じ方向の磁束が発生するよ
うにその巻き方向を決定しておく。

【００２２】リアクトルＬ３（１／２）とＬ３（２／
２）とを上記のようにしておくと、交流出力時には、極
性の反転に際してトランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとが
ＯＮからＯＦＦになるときにその直前にリアクトルＬ３
（１／２）に流れていた電流がそのままリアクトルＬ３
（２／２）に移って流れようとする。このためにトラン
ジスタＴＲ２ａ、ＴＲ２ｄのＯＦＦと同時に高いサージ
電圧が発生し、アークの再生を助ける。

【００２３】図７は、本発明をアーク溶接に適用したと
きの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、３、１
０および１２の発明の実施例に相当する。同図の実施例
は、図６に示した実施例のリアクトルＬ２ｐを２次整流
回路ＤＲ２の出力端子の一方に直列に接続したものであ
り、その他は図６に示した実施例と同様であり、動作も
図６の実施例と同様である。

【００２４】図８は、本発明をアーク溶接に適用したと
きの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、６およ
び１０の発明の実施例に相当する。同図においては、副
スイッチング回路は電磁接触器Ｓ１である。電磁接触器
Ｓ１は主スイッチング回路を構成するトランジスタブリ
ッジ回路のうちアーク起動時に導通しないトランジスタ
にまたダイオードＤＲ３は主スイッチング回路を構成す
るトランジスタブリッジ回路のうちアーク起動時に導通
するトランジスタにそれぞれ直列になるように図示の位
置に接続されている。その他は図２の実施例と同機能の
部分には同符号を付して詳細な説明は省略する。

【００２５】図８において、アーク起動時はトランジス
タＴＲ２ａとＴＲ２ｄとをＯＮ、トランジスタＴＲ２ｂ
とＴＲ２ｃとをＯＦＦ、電磁接触器Ｓ１をＯＦＦとする
とともにスイッチング素子ＴＲ３を所定時間導通させた
後に遮断する。スイッチング素子ＴＲ３の遮断によって
リアクトルＬ２ｐはパルス状の高電圧を発生し、これに
よってリアクトルＬ２ｓにも高電圧が誘起されて、その
プラス側はトランジスタＴＲ２ｄ、ダイオードＤＲ３、
２次整流回路ＤＲ２、リアクトルＬ１、トランジスタＴ
Ｒ２ａ（またはトランジスタＴＲ２ｂに逆並列にダイオ
ードが接続されているときはそのダイオードを通し
て）、被溶接物側出力端子Ｔｍ２、被溶接物側ケーブル
８を経て被溶接物側７に、また負側は電極側出力端子Ｔ
ｍ１、電極側ケーブル５を経て電極６に加わり、被溶接
物７と電極６との間に火花放電を発生させ、この火花放
電に２次整流回路ＤＲ２、リアクトルＬ１、トランジス
タＴＲ２ａ、リアクトルＬ２ｓ、トランジスタＴＲ２ｄ
を経て電流が流れて火花放電は溶接アークに成長する。
ダイオードＤＲ３はトランジスタＴＲ３を遮断したとき
に電極６と被溶接物７との間に火花放電が発生しなかっ
たときにケーブル５と８との間の浮遊容量に充電された
高電圧が２次整流回路ＤＲ２および主スイッチング回路
のトランジスタＴＲ２ｂに高電圧が印加されないように
阻止し、電磁接触器Ｓ１はトランジスタＴＲ２ｃに高電
圧が印加されないように阻止する。なお、図示していな
いが、電磁接触器Ｓ１と同時にＯＮ、ＯＦＦする別の電
磁接触器をＬ２ｓに並列に接続すると交流溶接時にはＯ
ＮとなってトランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃに電流を流
しやすくするともににトランジスタＴＲ２ａないしＴＲ
２ｄのＯＮ、ＯＦＦ時に発生するサージ電圧を低減でき
る。

【００２６】図９は、本発明をアーク溶接に適用したと
きの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、７およ
び１０の発明の実施例に相当する。図９は図８の実施例
のリアクトルＬ２ｐを２次整流回路ＤＲ２の出力端子に
直列に挿入したもので、その他は図８の実施例と同機能
のものに同符号を付してあり、動作も図８に示した実施
例と同様である。

【００２７】図１０は、本発明をアーク溶接に適用した
ときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、８お
よび１０の発明の実施例に相当する。同図においては、
副スイッチング回路は電磁接触器Ｓ１である。ダイオー
ドＤＲ３は主スイッチング回路を構成するトランジスタ
ブリッジ回路のうちアーク起動時に導通するトランジス
タに、また電磁接触器Ｓ１はアーク起動時に導通しない
トランジスタにそれぞれ直列に接続されている。その他
は図２の実施例と同機能の部分には同符号を付して詳細
な説明は省略する。

【００２８】図１０において、アーク起動時はトランジ
スタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとをＯＮ、トランジスタＴＲ２
ｂとＴＲ２ｃとをＯＦＦ、電磁接触器Ｓ１をＯＦＦとす
るとともにスイッチング素子ＴＲ３を所定時間導通させ
た後に遮断する。スイッチング素子ＴＲ３の遮断によっ
てリアクトルＴＲ２ｐはパルス状の高電圧を発生し、こ
れによってリアクトルＬ２ｓにも高電圧が誘起されて、
そのプラス側はダイオードＤＲ３、２次整流回路ＤＲ
２、リアクトルＬ１、トランジスタＴＲ２ａ（またはト
ランジスタＴＲ２ｂに逆並列ダイオードが接続されてい
るときはそのダイオードを通して）、被溶接物側出力端
子Ｔｍ２、被溶接物側ケーブル８を経て被溶接物側７
に、また負側はトランジスタＴＲ２ｄ、電極側出力端子
Ｔｍ１、電極側ケーブル５を経て電極６に加わり、被溶
接物７と電極６との間に火花放電を発生させ、この火花
放電に２次整流回路ＤＲ２、リアクトルＬ１、トランジ
スタＴＲ２ａ、トランジスタＴＲ２ｄ、リアクトルＬ２
ｓ、ダイオードＤＲ３を経て電流が流れ火花放電は溶接
アークに成長する。ダイオードＤＲ３はトランジスタＴ
Ｒ３を遮断したときに電極６と被溶接物７との間に火花
放電が発生しなかったときにケーブル５と８との間の浮
遊容量に充電された高電圧が２次整流回路ＤＲ２および
主スイッチング回路のトランジスタＴＲ２ｂに高電圧が
印加されないように阻止し、電磁接触器Ｓ１はトランジ
スタＴＲ２ｃに高電圧が印加されないように阻止する。

【００２９】図１１は、本発明をアーク溶接に適用した
ときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、９お
よび１０の発明の実施例に相当する。図１１は図１０の
実施例のリアクトルＬ２ｐを２次整流回路ＤＲ２の出力
端子に直列に挿入したもので、その他は図１０の実施例
と同機能のものに同符号を付してあり、動作も図１０に
示した実施例と同様である。

【００３０】図１２は、本発明をアーク溶接に適用した
ときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、６、
１０および１２の発明の実施例に相当する。同図におい
ては、図８の実施例に２個のリアクトルＬ３（１／２）
とＬ３（２／２）とを主スイッチング回路を構成するブ
リッジ回路のうち交流出力側の正極性出力回路および逆
極性出力回路に直列にそれぞれ接続したもので、その他
は図８に示した実施例と同様である。同図において、リ
アクトルＬ３（１／２）とＬ３（２／２）とは図６の実
施例において用いたリアクトルリアクトルＬ３（１／
２）とＬ３（２／２）と同様に鉄心を共有し、各リアク
トルに流れる電流によって共有する鉄心に同方向の磁束
を発生する極性に各リアクトルの巻線の巻き方向が定め
られている。

【００３１】同図の実施例においても、アーク起動時に
トランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとを導通させ、トラン
ジスタＴＲ３を所定時間だけ導通させた後に遮断するこ
とによって電極と被溶接物との間に火花放電が発生し、
溶接アークに移行する。溶接アーク起動後は、副スイッ
チング回路Ｓ１をＯＮとすることによつて溶接を行う。
このときリアクトルＬ３（１／２）とＬ３（２／２）と
の作用によつて図６に示した実施例と同様に極性の切り
替え時に急峻に電流が切り替えられ、かつこの極性切り
替えの瞬間にアークが一旦消滅したときに高いサージ電
圧が発生するのでアークの再点孤が確実となる。

【００３２】図１３は、本発明をアーク溶接に適用した
ときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、７、
１０および１２の発明の実施例に相当する。同図におい
ては、図９の実施例に２個のリアクトルＬ３（１／２）
とＬ３（２／２）とを主スイッチング回路を構成するブ
リッジ回路の交流出力回路のうち正極性出力回路および
逆極性出力回路にそれぞれ直列に接続したもので、その
他は図９に示した実施例と同様である。また、図１３は
図１２の実施例のリアクトルＬ２ｐを２次整流回路ＤＲ
２の出力端子に直列に挿入したもので、その他は図１２
の実施例と同機能のものに同符号を付してあり、動作も
図１２に示した実施例と同様である。

【００３３】図１４は、本発明をアーク溶接に適用した
ときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、１０
および１１の発明の実施例に相当する。同図の実施例
は、図５に示した実施例のリアクトルＬ２ｐ、Ｌ２ｓを
１個のリアクトルＬ２としたもので、回路構成上は図５
の実施例のＬ２ｓを省略したものに相当する。それ故、
その動作もリアクトルＬ２が発生する高電圧がそのまま
電極６と被溶接物７との間に供給される点のみが図５の
実施例と異なるのみであり、その他は図５の実施例と同
様である。

【００３４】図１５は、本発明をアーク溶接に適用した
ときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、１
０、１１および１２の発明の実施例に相当する。同図の
実施例は、図１４の実施例のうちアーク起動時にリアク
トルＬ２に強制的に電流を流すためのスイッチング素子
ＴＲ３と抵抗器Ｒ１の直列回路をダイオードＤＲ３と主
スイッチング回路との接続点と２次整流回路ＤＲ２の負
出力端子との間に接続替えしたものであり、さらに主ス
イッチング回路の交流端子側には、トランジスタＴＲ２
ｃとＴＲ２ｄとにそれぞれ直列にリアクトルＬ３（１／
２）Ｌ３（２／２）が接続してある。ここで、リアクト
ルＬ３（１／２）とリアクトルＬ３（２／２）とは、１
個の鉄心に巻かれた２個の巻線の各巻線を使用するもの
であり、かつそれぞれの巻線の極性を各巻線に流れる電
流によって共有する鉄心に同じ方向の磁束が発生するよ
うにその巻き方向を決定しておく。

【００３５】リアクトルＬ３（１／２）とＬ３（２／
２）とを上記のようにしておくと、交流出力時には、極
性の反転に際してトランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとが
ＯＮからＯＦＦになるときにリアクトルＬ３（１／２）
に流れていた電流がそのままリアクトルＬ３（２／２）
に移って流れようとする。このためにトランジスタＴＲ
２ａ、ＴＲ２ｄのＯＦＦと同時に高いサージ電圧が発生
し、アークの再生を助ける。図１５において、リアクト
ルＬ３（１／２）、Ｌ３（２／２）以外の動作は図１４
の実施例と同じである。

【００３６】図１６は、本発明をアーク溶接に適用した
ときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、１０
および１１の発明の実施例に相当する。同図の実施例は
図１４の実施例のうちアーク起動時にリアクトルＬ２に
強制的に電流を流すためのスイッチング素子ＴＲ３と抵
抗器Ｒ１の直列回路を主スイッチング回路の交流出力端
子間に接続替えしたものであり、その動作は図１４の実
施例と同じである。

【００３７】なお、図２ないし図１６において、トラン
ジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとの組とトランジスタＴＲ２
ｂとＴＲ２ｃとの組とを導通期間が極く短時間の重なり
をもって交互にＯＮ−ＯＦＦするようにして各極性の電
流を流すトランジスタを実質的に間隙なく制御するとよ
い。このようにするときは、トランジスタＴＲ２ａ、Ｔ
Ｒ２ｄとトランジスタＴＲ２ｂ、ＴＲ２ｃとの重なり時
間の間は電極６と被溶接物７との間は短絡されるのでア
ークは消滅するが、電流は直列リアクトルを通じてトラ
ンジスタＴＲ２ａないしＴＲ２ｄによって短絡されて流
れ続け、その値は直列リアクトルによって抑制される。
この状態でさきに導通していたトランジスタＴＲ２ａと
ＴＲ２ｄとがＯＦＦするとその直前にリアクトルに流れ
ていた電流を維持するように高いサージ電圧がトランジ
スタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃの純方向に発生する。このサー
ジ電圧はそのときすでにトランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２
ｃが導通しているので電極６と被溶接物７との間に先と
は逆の極性で印加されることになり、極性反転時のアー
クの再生がより確実となる。トランジスタＴＲ２ｂとＴ
Ｒ２ｃとが導通していてトランジスタＴＲ２ａとＴＲ２
ｄとが遮断状態にあるときから極性が反転するときも同
様に動作する。

【００３８】図１７は、本発明をアーク溶接に適用した
ときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１および
１３の発明の実施例に相当する。同図において、Ｌ４
（１／２）、Ｌ４（２／２）はリアクトルであり、両リ
アクトルは共通の鉄心に巻かれたコイルからなり、各コ
イルは図中に・印で示すように直列に接続されたスイッ
チング素子ＴＲ２ａおよびＴＲ２ｂの導通によってそれ
ぞれに流れる電流によって共有する鉄心に同方向の磁束
を発生する極性に定められている。また、ＤＲ２は２次
整流回路であるがその出力は図示のように正・負・零の
３出力端子を有する。さらにリアクトルＬ２は１次巻線
Ｌ２ｐと２次巻線Ｌ２ｓ（１／２）とＬ２ｓ（２／２）
とからなり、２次巻線Ｌ２ｓ（１／２）とＬ２ｓ（２／
２）とは、共通の鉄心に巻かれたコイルからなり、各コ
イルは図中に・印で示すようにそれぞれに流れる電流に
よって共有する鉄心に同方向の磁束を発生する極性に定
められている。図１７において、その他は図２ないし図
１６に示した各実施例と同機能のものに同符号を付して
詳細な説明を省略する。

【００３９】図１７において、トランジスタＴＲ２ａと
トランジスタＴＲ２ｂはいずれか一方がＯＮで他方がＯ
ＦＦとなって溶接出力の極性を切り替える。いまトラン
ジスタＴＲ２ａがＯＮでトランジスタＴＲ２ｂがＯＦＦ
とすると、溶接電流は２次整流回路ＤＲ２の正出力端
子、リアクトルＬ４（１／２）、トランジスタＴＲ２
ａ、ダイオードＤＲ３、リアクトルＬ２ｓ（１／２）、
被溶接物側出力端子Ｔｍ２、被溶接物側ケーブル８、被
溶接物７、電極６、電極側ケーブル５、電極側出力端子
Ｔｍ１、リアクトルＬ２ｓ（１／２）、電流検出器ＣＴ
１、２次整流回路ＤＲ２の零出力端子の経路を流れ、被
溶接物７と電極６の間に正極性のアークを発生させる。
つぎに、トランジスタＴＲ２ａがＯＦＦにトランジスタ
ＴＲ２ｂがＯＮになると、トランジスタＴＲ２ａを通し
てリアクトルＬ４（１／２）に流れる電流とトランジス
タＴＲ２ｂを通してリアクトルＬ４（２／２）に流れる
電流は鉄心を同じ方向に磁化するので、リアクトルＬ４
（１／２）に流れていた電流は直流リアクトルＬ４（２
／２）に直ちに移って流れることになる。その結果、溶
接電流は２次整流回路ＤＲ２の零出力端子、出力電流検
出器ＣＴ１、電極側出力端子Ｔｍ１、電極側ケーブル
５、電極６、被溶接物７、被溶接物側ケーブル８、被溶
接物側出力端子Ｔｍ２、リアクトルＬ２ｓ（２／２）、
電磁接触器Ｓ１、トランジスタＴＲ２ｂ、直流リアクト
ルＬ４（２／２）、２次整流回路ＤＲ２の負出力端子の
経路を流れ、電極６と被溶接物７の間に逆極性のアーク
を発生させる。トランジスタＴＲ２ａがＯＮでトランジ
スタＴＲ２ｂがＯＦＦの状態と、トランジスタＴＲ２ａ
がＯＦＦでトランジスタＴＲ２ｂがＯＮの状態とを交互
に繰り返すことよって電極６と被溶接物７間に交流アー
クが得られる。

【００４０】アーク起動時にはスイッチング素子ＴＲ３
を所定時間だけ導通させた後に遮断する。このときリア
クトルＬ２ｐにはスイッチング素子ＴＲ３の導通時に流
れていた電流が急減するのを妨げるように図示の極性に
パルス状の高電圧が発生する。この高電圧はリアクトル
Ｌ２ｓ（１／２）とＬＳｓ（２／２）とに巻数比に応じ
て誘起され、電極６と被溶接物７とに両リアクトルの誘
起電圧が加算されて印加され、両者間の絶縁を破壊して
火花放電が発生する。火花放電が発生すると、２次整流
回路ＤＲ２から直流リアクトルＬ４（１／２）、トラン
ジスタＴＲ２ａ、ダイオードＤＲ３を経て同極性の電流
が流れ、火花放電は溶接アークに成長する。このときリ
アクトルＬ２ｓは２分割されてＬ２ｓ（１／２）とＬ２
ｓ（２／２）となって電極側６および被溶接物側７にそ
れぞれ挿入されるので電極６の対地電位の上昇が１／２
となりノイズ発生が少なくなる。

【００４１】溶接アークが発生すると制御回路ＣＬ３
は、これを出力電流検出器ＣＴ１によって検出し、直流
アーク溶接を行う場合はトランジスタＴＲ２ａをＯＮ、
トランジスタＴＲ２ｂをＯＦＦ、電磁接触器Ｓ１をＯＦ
Ｆのままとし、交流アーク溶接を行う場合は電磁接触器
Ｓ１をＯＮとした後、トランジスタＴＲ２ａとトランジ
スタＴＲ２ｂを所定の順序と間隔で交互にＯＮ、ＯＦＦ
させる。

【００４２】図１７の実施例においても、交流出力時に
は、リアクトルＬ４（１／２）とリアクトルＬ４（１／
２）との巻線を前述のように各コイルに流れる電流によ
って共有する鉄心に同じ方向の磁束が発生するようにそ
の巻き方向を決定しておくと、極性の反転に際してトラ
ンジスタＴＲ２ａがＯＮからＯＦＦになるときにリアク
トルＬ４（１／２）に流れていた電流がそのままリアク
トルＬ４（２／２）に移って流れようとする。このため
にトランジスタＴＲ２ａのＯＦＦと同時に高いサージ電
圧が発生し、アークの再生を助ける。

【００４３】図１８は、本発明をアーク溶接に適用した
ときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１および
１３の発明の実施例に相当する。同図の実施例は、図１
７の実施例のリアクトルＬ２の１次巻線Ｌ２ｐを２次整
流回路ＤＲ２の正出力端子とトランジスタＴＲ２ａとの
間に直列に接続し、かつ、スイッチング素子ＴＲ３と抵
抗器Ｒ１の直列回路をリアクトルＬ２ｐとトランジスタ
ＴＲ２ａとの接続点と２次整流回路ＤＲ２の零出力端子
との間に接続し、かつリアクトルＬ２の２次巻線Ｌ２ｓ
は１個として２次整流回路ＤＲ２の零出力端子と電極側
出力端子Ｔｍ１との間に直列接続したものである。その
他は図１７の実施例と同様であり、その動作も図１７の
実施例と同様である。

【００４４】図１９は、本発明をアーク溶接に適用した
ときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、１３
および１４の発明の実施例に相当する。同図の実施例
は、図１７および図１８の実施例のリアクトルＬ２を削
除し、スイッチング素子ＴＲ３と抵抗器Ｒ１との直列回
路を溶接負荷に対する出力端子Ｔｍ１とＴｍ２との間に
接続したものである。同図の実施例においては、アーク
起動に際して、スイッチング素子ＴＲ３とトランジスタ
ＴＲ２ａとを導通させると、２次整流回路ＤＲ２からリ
アクトルＬ４（１／２）、ダイオードＤＲ３、トランジ
スタＴＲ２ａ、抵抗器Ｒ１、スイッチング素子ＴＲ３、
２次整流回路ＤＲ２の零出力端子の経路で電流が流れ、
リアクトルＬ４（１／２）に電磁エネルギーが蓄えられ
る。動作する。所定時間の後にトランジスタＴＲ２ａは
導通のままで、スイッチング素子ＴＲ３を遮断するとリ
アクトルＬ４（１／２）に蓄えられていた電磁エネルギ
ーによってパルス状の高電圧がリアクトルＬ４（１／
２）に図示の極性に発生する。この高電圧によって電極
６と被溶接物７との間に火花放電が発生し、これによっ
て溶接アークが誘発される。溶接アークが発生した後
は、図１７および図１８に示した実施例と同様にして直
流アーク溶接または交流アーク溶接がおこなわれる。

【００４５】図１９の実施例においてスイッチング素子
ＴＲ３と抵抗器Ｒ１の直列回路は、図示の位置に限ら
ず、アーク起動時にリアクトルＬ４（１／２）に電流を
流す位置であればよく、例えば、図１９のリアクトルＬ
４（１／２）とダイオードＤＲ３との接続点（またはダ
イオードＤＲ３とトランジスタＴＲ２ａとの接続点）と
２次整流回路ＤＲ２の零出力端子との間でもよく、リア
クトルＬ４（１／２）とダイオードＤＲ３との接続点
（またはダイオードＤＲ３とトランジスタＴＲ２ａとの
接続点）とリアクトルＬ４（２／２）と電磁接触器Ｓ１
との接続点との間に接続してもよい。

【００４６】なお、図１７ないし図１９に示した実施例
において、トランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｂとを導通期
間が極く短時間の重なりをもって交互にＯＮ−ＯＦＦす
るようにして両トランジスタを実質的に間隙なく制御す
るとよい。このようにするときは、トランジスタＴＲ２
ａとトランジスタＴＲ２ｂとの重なり時間の間は、アー
クは消滅するが電流は直列リアクトルを通じてトランジ
スタＴＲ２ａとトランジスタＴＲ２ｂとによって短絡さ
れて流れ続け、その値は直列リアクトルによって抑制さ
れる。この状態でトランジスタＴＲ２ａがＯＦＦすると
その直前にリアクトルに流れていた電流を維持するよう
に高いサージ電圧がトランジスタＴＲ２ｂの順方向に発
生する。このサージ電圧は電極６と比溶接物７との間に
先とは逆の極性で印加され、かつトランジスタＴＲ２ｂ
がすでにＯＮ状態にあるので、トランジスタＴＲ２ａが
ＯＦＦとなる瞬間に発生することになりアークの再生が
より確実となる。トランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃとが
導通状態にありトランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとが遮
断状態にあって極性が反転するときも同様に動作する。

【００４７】また、図１７ないし図１９に示した実施例
において、リアクトルＬ４（１／２）、ダイオードＤＲ
３およびトランジスタＴＲ２ａの接続順序およびリアク
トルＬ４（２／２）、電磁接触器（副スイッチング素
子）Ｓ１およびトランジスタＴＲ２ｂの接続順序はいず
れも図示の通りでなくてもよい。

【００４８】さらに、上記いずれの実施例においても、
主スイッチング回路を構成するトランジスタＴＲ２ａな
いしＴＲ２ｄに高耐圧の素子を使用するときは電磁接触
器（副スイッチング素子）Ｓ１はなくてもよい。同様に
２次整流回路ＤＲ２に逆耐圧の高いものを使用するとき
は、ダイオードＤＲ３は省略できる。

【００４９】また、上記各実施例は、本発明をアーク溶
接に適用するときについて説明したが、本発明はアーク
溶接以外にアーク切断、アーク加熱、アーク溶融などの
アーク加工に適用できる。

【００５０】上記の説明では、スイッチング素子ＴＲ
２、抵抗器Ｒ２、リアクトルＬ２Ｐの回路は溶接出力回
路に接続したが、別に用意する電源に接続してもよい。

【００５１】

【発明の効果】従来よく行われていた高周波高電圧を用
いる方法のように、アークが発生するまでの間中高周波
高電圧を出し放しにすると、電極と被溶接物間の電位が
高周波高電圧によって強制的に変動する。この結果、大
地に高周波電流が流れ出し、近くの電子機器にノイズ障
害を引き起こす。これに対し本発明の場合、スイッチン
グ素子ＴＲ２を続けてON・ＯＦＦしても高電圧出力は直
流であるためつぎのような効果がある。スイッチング素
子ＴＲ２のＯＮ・ＯＦＦの周期が電極と被溶接物間の静
電容量と電気抵抗による時定数より長いときは、その静
電容量の充電・放電を繰り返すが、放電は電極と被溶接
物間の電気抵抗へ行うので、強制的な電極・被溶接物間
の電位変動による大地への高周波電流の流れ出しは充電
の時だけである。したがって、本発明においては従来の
高周波高電圧を用いる方式のものよりノイズは少ない。
また、ＯＮ・ＯＦＦの周期が電極と被溶接物間の静電容
量と電気抵抗による時定数より短いときは、その静電容
量が充電されると電極・被溶接物間の電位変動がなくな
るので、ノイズは極端に少なくなる。

【００５２】また、図１の従来の場合は、第１の直流電
源装置が故障しても直流高電圧発生装置である第２の直
流電源装置は働いていて無駄な直流項電圧が出力された
ままになることがある。また、第１の直流電源装置が正
常でも第２の直流電源装置の出力電流を制限する回路が
故障すると大きな電流が流れて第２の直流電源が破壊さ
れることがある。これに対して本発明においては、予め
リアクトルに電流を流しておき、この電流を遮断するこ
とによって高電圧を得るので、上記のような無駄な出力
が続くことや装置が破壊されるようなことはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のアーク加工装置の例を示接続図。

【図２】本発明の請求項１、２および１０の発明を交直
両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。

【図３】本発明の請求項１、３および１０の発明を交直
両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。

【図４】本発明の請求項１、４および１０の発明を交直
両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。

【図５】本発明の請求項１、５および１０の発明を交直
両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。

【図６】本発明の請求項１、２、１０および１２の発明
を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続
図。

【図７】本発明の請求項１、３、１０および１２の発明
を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続
図。

【図８】本発明の請求項１、６および１０の発明を交直
両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。

【図９】本発明の請求項１、７および１０の発明を交直
両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。

【図１０】本発明の請求項１、８および１０の発明を交
直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。

【図１１】本発明の請求項１、９および１０の発明を交
直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。

【図１２】本発明の請求項１、６、１０および１２の発
明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接
続図。

【図１３】本発明の請求項１、７、１０および１２の発
明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接
続図。

【図１４】本発明の請求項１、１０および１１の発明を
交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続
図。

【図１５】本発明の請求項１、１０、１１および１２の
発明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す
接続図。

【図１６】本発明の請求項１、１０および１１の発明を
交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続
図。

【図１７】本発明の請求項１および１３の発明を交直両
用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。

【図１８】本発明の請求項１および１３の発明を交直両
用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。

【図１９】本発明の請求項１、１３および１４の発明を
交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続
図。

【符号の説明】

１ないし３１次入力線４溶接電源５電極側ケーブル６電極７被溶接物８被溶接物側ケーブル１０溶接電源１１第１の直流電源装置１５第２の直流電源装置１６ダイオード１８アーク発生検出手段１９スイッチ手段ＤＲ１１次整流器ＤＲ２２次整流回路ＤＲ３ダイオードＴＲ１インバータ回路Ｔ１インバータトランスＬ１リアクトルＬ１（１／２）、Ｌ１（２／２）リアクトルＬ２リアクトルＬ２ｐ、Ｌ２ｓリアクトルＬ２ｓ（１／２）、Ｌ２ｓ（２／２）リアクトルＬ４（１／２）、Ｌ４（２／２）リアクトルＴＲ２ａないしＴＲ２ｄトランジスタＴＲ３スイッチング素子Ｓ１副スイッチング回路（電磁接触器）Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ副スイッチング回路（電磁接触器）Ｒ１、Ｒ２抵抗器ＴＳ１起動スイッチＲＶ１出力電流調整器ＣＴ１出力電流検出器ＣＬ２制御回路Ｔｍ１電極側出力端子Ｔｍ２被溶接物側出力端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極と被加工物とを接触させずにアークス
タートさせる交直両用アーク加工装置において、直流電
源と、前記直流電源の出力を正および逆の極性にきりか
えて電極と被加工物とからなるアーク加工負荷に供給す
る主スイッチング回路と、あらかじめリアクトルに流し
ておいた電流を遮断することによってパルス状の高電圧
を発生させてアーク起動時に前記直流電源からの出力に
重畳して前記アーク加工負荷に供給するための直流高電
圧発生回路と、前記直流電源と負荷出力端子との間に直
列に設けられて前記直流高電圧発生回路の出力と同極性
に接続方向が定められたダイオードと、前記直流高電圧
発生回路の出力極性とは逆の極性の出力を通過させる副
スイッチング回路と、アーク起動に際して前記直流高電
圧発生回路を起動するとともに前記主スイッチング回路
を前記直流高電圧発生回路の出力と同極性の出力を前記
アーク加工負荷に供給するように駆動し、アーク起動後
は前記副スイッチング回路を導通させ、かつ所定の順序
で前記主スイッチング回路をON-OFF制御する制御回路と
を備えた交直両用アーク加工装置。
【請求項２】前記直流高電圧発生回路は前記直流電源の
出力端子に接続されたリアクトルの１次巻線とスイッチ
ング素子との直列回路と前記主スイッチング回路の一方
の出力と前記負荷出力端子との間に直列に接続された前
記リアクトルの２次巻線とからなり、前記ダイオードは
前記リアクトルの巻線と直列接続され、前記副スイッチ
ング回路は前記リアクトルの２次巻線と前記ダイオード
との直列回路と並列接続されている請求項１に記載の交
直両用アーク加工装置。
【請求項３】前記直流高電圧発生回路は前記直流電源の
一方の出力端子と前記主スイッチング回路とのあいだに
接続されたリアクトルの１次巻線と前記リアクトルの１
次巻線と前記主スイッチング回路との接続点と前記直流
電源の他方の出力端子との間に接続されたスイッチング
素子と前記主スイッチング回路と出力端子との間に直列
に接続された前記リアクトルの２次巻線とからなり、前
記ダイオードは前記リアクトルの２次巻線と直列に接続
され、前記副スイッチング回路は前記リアクトルの２次
巻線と前記ダイオードとの直列回路と並列接続された請
求項１に記載の交直両用アーク加工装置。
【請求項４】前記直流高電圧発生回路は前記直流電源の
出力端子に接続されたリアクトルの１次巻線とスイッチ
ング素子との直列回路と前記直流電源の出力端子と前記
主スイッチング回路との間に直列に接続された前記リア
クトルの２次巻線とからなり、前記ダイオードは前記リ
アクトルの２次巻線と直列に接続され、前記副スイッチ
ング回路は前記主スイッチング回路のうち前記直流高電
圧発生回路の発生電圧とは逆の極性の出力を通過させる
回路に直列に接続された請求項１に記載の交直両用アー
ク加工装置。
【請求項５】前記直流高電圧発生回路は前記直流電源の
一方の出力端子と前記主スイッチング回路とのあいだに
接続されたリアクトルの１次巻線と２次巻線とからなる
直列回路と前記リアクトルの１次巻線と２次巻線との接
続点と前記直流電源の他方の出力端子との間に接続され
たスイッチング素子とからなり、前記ダイオードは前記
リアクトルの２次巻線に直列接続され、前記副スイッチ
ング回路は前記主スイッチング回路のうち前記直流高電
圧発生回路の発生電圧とは逆の極性の出力を通過させる
回路に直列に接続されている請求項１に記載の交直両用
アーク加工装置。
【請求項６】前記直流高電圧発生回路は前記直流電源の
出力端子に接続されたリアクトルの１次巻線とスイッチ
ング素子との直列回路と前記主スイッチング回路の一方
の出力と前記負荷出力端子との間に直列に接続された前
記リアクトルの２次巻線とからなり、前記ダイオードは
前記主スイッチング回路のうち前記直流高電圧発生回路
の出力と同極性の電流を流す回路内に直列に接続されて
おり、前記副スイッチング回路は前記主スイッチング回
路のうち前記ダイオードが接続されている極性とは逆の
極性の電流を流す回路内に直列に接続されている請求項
１に記載の交直両用アーク加工装置。
【請求項７】前記直流高電圧発生回路は前記直流電源の
一方の出力端子と前記主スイッチング回路との間に接続
されたリアクトルの１次巻線と、前記リアクトルの１次
巻線と前記主スイッチング回路との接続点と前記直流電
源の他方の出力端子との間に接続されたスイッチング素
子と前記主スイッチング回路と出力端子との間に直列に
接続された前記リアクトルの２次巻線とからなり、前記
ダイオードは前記主スイッチング回路のうち前記直流高
電圧発生回路の出力と同極性の電流を流す回路内に直列
に接続されており、前記副スイッチング回路は前記主ス
イッチング回路のうちの前記ダイオードが接続されてい
る極性とは逆の極性の電流を流す回路内に直列に接続さ
れている請求項１に記載の交直両用アーク加工装置。
【請求項８】前記直流高電圧発生回路は前記直流電源の
出力端子に接続されたリアクトルの１次巻線とスイッチ
ング素子との直列回路と前記主スイッチング回路のうち
アークスタート時に流す電流と同方向の電流を流す回路
内に直列にかつ前記ダイオードと直列にして接続された
前記リアクトルの２次巻線とからなり、前記副スイッチ
ング回路は前記主スイッチング回路のうちの前記ダイオ
ードと前記リアクトルの２次巻線との直列回路が接続さ
れている極性とは逆の極性の回路内に直列に接続されて
いる請求項１に記載の交直両用アーク加工装置。
【請求項９】前記直流高電圧発生回路は前記直流電源の
一方の出力端子と前記主スイッチング回路とのあいだに
接続されたリアクトルの１次巻線と前記主スイッチング
回路のうちアークスタート時に流す電流と同方向の電流
を流す回路内に直列に接続されかつ前記ダイオードと直
列接続した前記リアクトルの２次巻線と前記リアクトル
の１次巻線と前記主スイッチング回路との接続点と前記
直流電源の他方の出力端子との間に接続されたスイッチ
ング素子とからなり、前記副スイッチング回路は前記主
スイッチング回路のうちの前記ダイオードと前記リアク
トルの２次巻線との直列回路が接続されている極性とは
逆の極性の回路内に直列に接続されている請求項１に記
載の交直両用アーク加工装置。
【請求項１０】前記直流電源は正および負の出力端子を
有する直流電源であり、前記主スイッチング回路はブリ
ッジ回路を構成する４個のスイッチング素子からなり、
前記ブリッジ回路の直流端子に前記直流電源から電力を
供給し、前記ブリッジ回路の交流端子からアーク加工用
出力を取り出す請求項１に記載の交直両用アーク加工装
置。
【請求項１１】前記直流電源の出力端子の一方には１個
のリアクトルが接続されており、前記主スイッチング回
路はブリッジ回路を構成する４個のスイッチング素子か
らなり、前記ブリッジ回路の直流端子側の一方と前記リ
アクトルとの間に前記ダイオードを直列に接続し、前記
ブリッジ回路の直流端子の他端を前記直流電源の他方の
出力端子に接続し、前記ブリッジ回路の交流端子からア
ーク加工用出力を取り出すとともに、前記直流高電圧発
生回路は前記リアクトルを介して前記直流電源の出力を
所定時間短絡する回路であり、前記副スイッチング回路
は前記ブリッジ回路のうちの前記直流高電圧発生回路の
出力極性とは逆の極性の回路を遮断する位置に接続され
ている請求項１に記載の交直両用アーク加工装置。
【請求項１２】前記主スイッチング回路の正および負の
各極性の電流を流す回路にはそれぞれ補助リアクトルが
直列に接続されており、前記各補助リアクトルは共通の
鉄心に巻かれた２個のリアクトル巻線のうちの各一方を
使用し、前記各巻線は共有する鉄心をそれぞれの巻線に
流れる電流によって同方向に磁化する極性に巻方向が定
められている請求項１ないし請求項１１のいずれかに記
載の交直両用アーク加工装置。
【請求項１３】前記直流電源は正・零・負の３出力を有
する直流電源であり、前記主スイッチング回路は前記直
流電源の正および負の各出力端子に接続され他端を共通
接続されたリアクトルとスイッチング素子との２組の直
列回路からなり、前記各リアクトルは共通の鉄心に巻か
れた２個のリアクトル巻線のうちの各一方を使用し、か
つ前記各リアクトル巻線は共有する鉄心をそれぞれに直
列接続されたスイッチング素子の導通時に流れる電流に
よって同方向に磁化する極性に巻方向が定められている
リアクトルであり、前記直列回路の一方に前記ダイオー
ドを直列に接続し、前記直列回路の他方に直列に前記副
スイッチング回路を接続して両直列回路の共通接続点を
アーク加工負荷に対する一方の出力端子とし、前記直流
電源の零出力端子を他方の負荷出力端子とした請求項１
に記載の交直両用アーク加工装置。
【請求項１４】前記直流高電圧発生回路は前記リアクト
ルの少なくとも一方を介して前記直流電源の出力をアー
ク起動時に所定時間短絡した後に開放することによって
パルス状の高電圧を発生する回路である請求項１３に記
載の交直両用アーク加工装置。
【請求項１５】前記直流高電圧発生回路は前記アーク加
工負荷に電極側を正とする逆極性の高電圧を供給する極
性とし、前記制御回路はアーク起動時は前記直流高電圧
発生回路を起動するとともに前記主スイッチング回路を
逆極性出力となるように制御し、アーク起動後は前記直
流高電圧発生回路の動作を停止させるとともに前記副ス
イッチング回路を導通させ、かつ前記主スイッチング回
路を直流出力時は被溶接物側を正とする正極性とし交流
出力時は所定の順序でON-OFF制御する回路である請求項
１ないし請求項１４のいずれかに記載の交直両用アーク
加工装置。
【請求項１６】前記主スイッチング回路は、出力極性の
切替時にスイッチング回路を構成する正逆各極性の出力
を負担するスイッチング素子の導通期間を実質的に間隙
なく切替える回路である請求項１ないし請求項１５のい
ずれかに記載の交直両用アーク加工装置。
【請求項１７】前記直流高電圧発生回路のスイッチング
素子は、アーク起動時に火花放電が発生するまでのあい
だ所定の間隔で導通と遮断とを繰り返す請求項１ないし
請求項１６に記載の交直両用アーク加工装置。