JPS6068162A

JPS6068162A - ア−ク溶接機

Info

Publication number: JPS6068162A
Application number: JP17469883A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kashima; 孝之鹿島
Original assignee: Hitachi Seiko Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1983-09-21
Filing date: 1983-09-21
Publication date: 1985-04-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は交流アーク溶接機であって、正負極性の電流値
に差を生じるようにしたアーク溶接機に関係する。交流
アーク溶接機、例えばアルミ溶接に用いるＴＩＧ溶接機
としては、電極棒側マイナス（ｓｐ　）と電極棒側プラ
ス（ＲＰ　）の極性を交互に反転し、正極性、負極性の
両波形が矩形的状となっていることがアークを持続し、
安定な溶接を行う上から望しい。しかもクリーニング作
用を生じるＲＰの極性の期間を短かく、母材溶融の多い
ＳＰの期間を長くすることは溶接能率を上げる上から好
適である。第１図はこの波形例を示す。第２図は第１図
に示す好適な出力波形を得るための一手段で、１はサイ
リスタなどによって制御され、所定の一定出力電流を出
力する直流電源である。直流電源１の出力をスイッチン
グ素子２１〜２４を用いて、対角する素子２１と２４又
は２２と２５を交互に導通させることにより、負荷であ
るトーチ３と母材５間に交流電圧を印加しアーク４を発
生させる。

第３図において６は整流電源で出力電流の制御はやらず
、トランジスタ８スイツチングしそのパルス幅で出力電
流を制御する。

トランジスタＴＩ−Ｔ４は第２図のスイッチング素子２
１〜２４と同様に動作する。第２図に示す従来の電源で
は直流電源１が電流制御素子を含むため大形になり、ま
た応答性が悪く、正負の電流の調整がしにくいというこ
とがあり、更に、第３図に示す従来の電源ではトランジ
スタを多く必要とし、回路が複雑で価格が高いというこ
とがあった。

本発明は従来技術の欠点をなくし、少ないスイッチング
素子を用いた簡単な構成の電源回路を有するアーク溶接
機である。

以下本発明の実絢例につき、図面を用いて詳細に説明す
る。之・４図は本発明に係るアーク溶接機の一実施例を
示す回路図である。同図において、第３図と同一部分に
は同一符号を付しておる。１１は平滑リアクトルでトー
チ３側のブリッジ回路出力端に接続される。１２は電流
検出装置で母材５側のブリッジ回路出方端に接続される
。フＩＪツジ回路１３を構成するトランジスタＴ１＋　
７２　＋　Ｔａ　、　Ｔ４には夫々フリーホイルダイオ
ードＤＩ、Ｄ２　＋Ｄａ　＋Ｄ４が接続される。

１４は溶接電流値を設定する為の基準信号発生回路で、
設定電流値に応じた電圧値を示す信号又はパルス信号を
発生する。１５は基準信号発生回路１４の出力と電流検
出装置１２の出方とが印加され、両回路からの設定信号
と検出信号を比較する比較回路である。１６はブリッジ
回路１３のスイッチングトランジスタを駆動する駆動回
路で、比較回路１５からの差信号の大きさに応じて、ト
ランジスタＴ１＊Ｔ４の対とトランジスタＴｓ＋＋Ｔａ
ノ対を交互にＯＮ　、　ＯＦＦする割合を変化する。　
″即ち、駆動回路１６は第６図に示すようなもので、基
準となるクロックパルス発生回路１７、分周回路１８、
ＮＯＴ回路１９、オンディレー回路２０゜２１ＡＮＤ回
路２２　、２３　、鋸歯状波発生器２４及び比較回路２
５から成る。比較器２４の２つの大刀端子の一方側には
、鋸歯状波発生器２４の出力端が接続され、他方側には
比較回路１５の出力端が接続される。比較回路２５の出
力は閥回路２２　、２３の一方側入力端に接続されるＡ
ＮＤ回路２２の他方入力には分周回路１８の出力をＮｏ
７回路１９及びオンディレー回路２０を介した信号入力
されるようになっている。戸の回路２１の他方入力には
分周回路１Ｂの出力をオンディレー回路２１を介した信
号が入力されるように接続される。

トランジスタＴ１ｅ　Ｔ４の対がＯＮの時溶接電流は、
トランジスタＴｌｌ母材５、トーチ３、リアクトル１１
、トランジスタＴ４の順に流れ、また、トランジスタＴ
２ｓ　Ｔｓの対がＯＮの時、溶接電流はトランジスタＴ
ｚｓリアクトル１１、トーチ３、母材５、トランジスタ
Ｔ３の順に流言れる。次に第５図−第６図を用いてその
動作を説明する。第５図は各トランジスタの動作と電流
を示す波形図である。トランジスタＴ１は比較的高い周
波数でＯＮ　。

ＯＦＦ　ｔ−＜り返し、トランジスタＴ４はその間ＯＮ
を続ける。このときトランジスタＴ１１とＴ３はＯＦＦ
の状態を保持している。トランジスタＴ１トＴａ　ドア
５１ＯＮの時は第６図に示すように電流１１がトランジ
スタＴ１％母材５、トーチ３、リアクトル１１及びトラ
ンジスタＴ４の順に流れる。次にトランジスタＴＩがＯ
ＦＦになるとリアクタ１１に蓄えられたエネルギーが放
出されて電流１２がトランジスタＴ４、ダイオードＤｏ
ｓ母材５．トーチ３の順に流される。トランジスタＴ１
がＯＮ、ＯＦＦをくり返している間に電流１１と１２が
交互にトーチ３と母材５との間に供給されるのでアーク
４は持続する。

この時の電流は波形工１の如くでらシ、電流値はＯＮ。

ＯＦＦの間隔又は比率を変えることにより決められる。

次に、トランジスタＴｌ　＋　ＴａをＯＦＦとし、トラ
ンジスタＴ２　＋　Ｔ３をＯＮにする。トランジスタＴ
２は比較的高い周波数（数Ｋ　Ｈｚ〜数十Ｋｅｇ　）　
ＯＮ、　ＯＦＦをくり返し、トランジスタＴ３はその間
ＯＮを続ける。アーク負荷に流れる電流は波形Ｉ２のよ
うに逆方向に流れるから、母材５のクリーニングに必要
表１！流を供給する。この電流の反転周波数はトランジ
スタＴｌ、’Ｉ’２のＯＮ、ＯＦＦ周波数よりも低く数
十〃ｚ〜ＩＫｈ　程度でｔ）ｂ　、クロックパルス発生
器１７の出力を分周回路１８により分周てれた矩形波信
号のくり返し周波数である。

この公司回路１８の出力の一方は、オンディレー回路２
１によシわずかに遅１１された立上りの矩形波Ｔ４とな
り幻の回路２３に供給される。

、酎の回＃；２３の他の入力端子には高い周波数で繰多
返されるパルスが印加されていて、矩形波Ｔ４を内挿し
た結果のパルス列で１でトランジスタＴ１を駆動する。

パルス列Ｔ１け溶接電流値を所定の値にするためにＯＮ
、ＯＦＦ比率（デユーティ）をｔ＋！節されるようにな
っている。検出された電流は比較器プ５で基単信号と比
較されて、その差に対応する差信号が比較器２５に入力
される。比較ｎ２５では、所定の高い周波数（数Ｋ　７
７ｇ−数十に冶）での鋸歯状波形と比較されて、パルス
信号に変換される。このパルス信号のＯＮ時間（Ｈレベ
ル）が長い程溶接電流が増加するように設定されて、に
■回路２２　、２３で矩形波信号を内挿した結果がトラ
ンジスタ駆動信号ＴｉＩＴ２である。矩形波信号”　＊
　ＴｓはトランジスタＴ１とＴｓｓ及びトランシタＴ２
とＩ４が同時にＯＮとならないように夫々オンディレー
回路２０　、２１によりわずかな遅延時間を設けている
。それでも溶接電流波形■１　ｅ　Ｉ２はりアクタ１１
の働らきによって略連係するようになる。この遅延時間
は、遅延回路を使用せずにクロックパルスのαとＯＦＦ
とのタイミングを考慮して決定することも可能である。

オンディレー回路２０　、２１の遅延時間を違えること
により溶接電流ＩＩとＩ２の時間を違えることができる
。しかし１この電流ＩｆとＩ２の通電時間は、２つのオ
ンディレー回路を直列に接続しても実施することが可能
であり、要するにアーク溶接時に必要な極性反転の周期
を調節できる回路であればよい。

第８図はトランジスタＴ４　ｐ　ＴａをトランジスタＴ
ＩＴ！と同じ周期でＯＮ　、　ＯＦＦ駆動した場合の動
作を説明する為の波形図である。この場合のトランジス
タ駆動信号はＴＩ　＝Ｔｊ　ｔ　Ｉ２　＝Ｔ；となるか
ら、駆動回路１６から出力される駆動信号はにの回路２
２　、２３から出力される信号Ｔｌ＋　Ｉ２のみでよく
、信号Ｔａ　＋　Ｉ４は必要ない。トランジスタＴ１と
Ｉ４がＯＮ状態の時は第９図に示す如く（オフ図の場合
と同じ）１！Ｌ流１１が流れ、ＯＦＦ’状態になると、
リアクトル１１の蓄積エネルギーがダイオードＤａ　＋
母材５．トーチ３及びダイオードＤ２を介して放出され
るので、電流１２が流れる。極性が逆の場合には、ダイ
オードＤ４．トーチ３．母材５及びダイオードＤ１を介
してリアクトル１１の蓄積エネルギーが放出される。し
たがって溶接電流Ｉ２　、　Ｉａによル溶接が進行する
。この場合はオフ図の実施例に比べ電源のインピーダン
スによ）電流減衰が犬きく電流のリップルは犬きくなる
。リアクタ１１には交流電流が流れ、電圧が降下するが
必要なリアクタのインダクタンス値は周波数の高い矩形
波電圧に対して十分であればよく、周波数が高いので例
えば数十μＨ程度でよく、交流のリアクタ分としての影
響は少なくできる。トランジスタの通電方式は以上の方
式に限らず、負荷と直列のリアクタの放出エネルギを電
流を連取上述べた如く本発明は、直流電源に接続された
ブリッジ回路を構成する複数のスイッチング素子毎に設
けられたフリーホイルダイオードと、上記ブリッジ回路
の出力側に接続されたりアクドルを有するアーク溶接機
であるから、スイッチング素子の制御のみにより電流極
性の反転と電流値の制御とを行うことができるので、回
路が簡単になる。更に、スイッチング素子が高周波スイ
ッチング信号によりＯＮ　、ＯＦＦされるので応答性が
良好で且つアーク切れが発生した。

また本発明によれば、電源の極性比率を調節できるので
、溶は込みの深い正極性の比率を大きく且つクリーニン
グ効果のある逆極性の比率を小さくすることにより良好
なアーク溶接を実施できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

牙１図はアーク溶接波形を示す波形図、第２図及び第３
図は従来のアーク溶接機を示すブロック図である。第４
図は本発明の一実施例を示すブロック図、第５図は第４
図の動作を説明する波形図、第６図は第５図の駆動回路
の具体例を示すブロック図、オフ図は第４図の部分図で
ある。第８図及び牙９図は本発明の他の実施例の動作を説明す
る波形図及び回路図である。１・・・直流電源、２・・・ブリッジ回路、２１゜２２
．２３．２４・・・スイッチング素子、　Ｔｌ　ｌＴ２
１Ｔ３１Ｔ４・・・トランジスタ（スイッチング素子）
、３・・・トーチ、４・・・アーク、５・・・母材、１
１・・・平滑リアクトル、１２・・・電流検出装置、１
３・・・ブリッジ回路、ＤＩ、Ｄ２．Ｄ３．Ｄ４・・・
フリーホイルダイオード、１４・・・基準信発生回路、
１５・・・比較回路、１６・・・駆動回路、１７・・・
クロックパルス発生回路、１８・・・分局回路、１９・
・・ＮｏＴ回路、　２０．２１・・・オンディレー回路
、　２２．２３・・・Ｎ０回路、　２４・・・鋸歯状波
発生回路。才Ｚ　回第７図第す図オｇ回オ９圓

Claims

【特許請求の範囲】

（１）直流電源と、この直流電源に接続されたブリッジ
回路を構成する複数のスイッチング素子と、このスイッ
チング素子を駆動する駆動回路と上記スイッチング素子
毎に設けられたフリーホイルダイオードと、上記ブリッ
ジ回路の出力側に接続されたりアクドルとを有すること
を特徴とするアーク溶接機。
（２）　ブリッジ回路は２対の交互に駆動されるスイッ
チング素子は短かい周期で駆動され、他のスイッチング
素子は上記一方のスイッチング素子より長い周期で駆動
されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のア
ーク溶接機。
（３）　ブリッジ回路は２対の交互に駆動されるスイッ
チング素子から成り、各対のスイッチング素子は同一の
周期で駆動されることを特徴とする特許請求の範囲第２
項記載のアーク溶接機。