JPS6232693Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は交流アーク溶接機、特にタングステン
電極と不活性ガスとを用いるTIGアーク溶接用に
適した交流アーク溶接機の改良に関するものであ
る。

アルミニユームやその合金のTIG溶接に際して
はその表面に存在する強力な酸化被膜をタングス
テン電極が正電位となる逆極性電流にて破壊する
いわゆるクリーニング作用を利用する必要から交
流電流が用いられる。ところがアルミニユームな
どのTIGアーク溶接において交流電流を用いると
きはタングステン電極と被溶接物であるアルミニ
ユームなどとの電子放出能力の差によつてタング
ステン電極が負電位となる正極性の半波において
逆極性の半波におけるよりも大きな電流が流れる
いわゆる整流作用があり、このため交流電流波形
に不平衡が生じ、クリーニング作用が減少すると
ともに溶接変圧器に直流分の含まれた電流が流れ
ることになり鉄心が偏磁飽和され１次電流が過大
となり巻線が過熱されたり時には焼損することが
あつた。

上記不具合をなくすため従来から変圧器の２次
出力側に直列に抵抗やリアクトル、コンデンサあ
るいは電流などを接続して不平衡電流を軽減する
よう種々試みられている。これらのうち電力損失
や価格の点で優れたものとして第１図に示すよう
にリアクトルとダイオードとを組合せて正，逆両
電流の平衡を計つたものが知られている。

第１図の装置について説明すると、１は入力端
子２ａ，２ｂから交流電力を供給される可動鉄心
形漏洩変圧器などの出力調整可能な溶接変圧器で
あり、２次端子３ａ，３ｂにアーク溶接に適した
低電圧大電流を出力する。５は電流制限用リアク
トルであり、６，７は互に逆極性に接続されたダ
イオードである。４ａ，４ｂは出力端子であり図
のようにダイオード６，７の極性を定めたときに
は端子４ａにタングステン電極８を端子４ｂに破
溶接物９を接続して図示しない高周波電圧重畳装
置などにより溶接アークを起動させてTIG溶接を
行なう。同図のような構成にすることにより正極
性電流はリアクトル５により制限され、逆極性電
流はダイオード７を通るため何ら制限を受けない
ことになり、交流TIG溶接時における前述のタン
グステン電極と被溶接物との間に発生する整流作
用を打消して正，逆両極性電流が平衡するように
なる。

ところで第１図の従来装置において各ダイオー
ドに流れる電流を詳細に検討してみるとダイオー
ド７にはダイオード６よりもはるかに大きな電流
が流れ特にその波高値はダイオード６を流れる電
流のほぼ２倍にも達することがわかる。即ち溶接
変圧器１の２次端子３ｂがプラスとなる正極性の
ときにはダイオード６は順バイアスとなりリアク
トル５にはダイオード６から溶接変圧器１の２次
端子３ａに向う方向の電流が溶接変圧器１，リア
クトル５および溶接アーク部などを含む回路全体
の力率によつて定まる相位遅れをもつて流れてい
る。この電流がピーク点に達するとそれまでリア
クトル５に流れていた電流によつてコイルに蓄え
られていたエネルギーによつてリアクトル５はそ
のインダクタンスＬと電流ｉの変化からｅ＝−Ｌ
ｄｉ／ｄｔの起電力を発生してダイオード７およびダイ
オ ード６を通して先と同じ方向の循環電流Ｉ_lが流
れることになる。

電源電圧の位相が反転して溶接変圧器１の出力
端子３ａがプラスとなる逆極性になり前述の力率
角以後になるとダイオード７には溶接変圧器１か
ら供給される逆極性電流Ｉ_rも流れ始めるから結
局逆極性時には両者の合計である（Ｉ_l＋Ｉ_r）の
大きな電流が流れることになる。さらにこの循環
電流Ｉ_lは正極性時の電流Ｉ_sを最高値とし時定数
Ｌ／Ｒ（Ｒは循環電流Ｉ_lの流れる回路の直流抵
抗）にて減衰する過渡電流である。そしてリアク
トル５はその抵抗損失を極力少なくするために直
流抵抗が小さくなるように設計されているのが普
通であり、かつ前述の電流Ｉ_lの循環する回路に
は他に大きな抵抗値を示すものはないから前述の
時定数Ｌ／Ｒは相当長くかなり長い時間の間循環
電流Ｉ_lは大きな値のままとなる。このためダイ
オード７には溶接機の出力電流のほぼ２倍近い波
高値の電流が逆極性の半波の間流れることにな
る。またダイオード６には正極性の半波において
は溶接機の出力電流である電流Ｉ_sが流れ逆極性
の半波においては電流Ｉ_sにほぼ等しい値の循環
電流Ｉ_lが流れることになり結局ダイオード６に
は常時溶接機出力電流またはこれに近い電流が流
れ続けることになる。このようにリアクトル５の
存在によりダイオード６に流れる電流の波高値は
大きくならないもののその導通期間が２倍近くな
り、またダイオード７に流れる電流はその波高値
が２倍近くなるためやはり平均電流は２倍近くな
る。このためダイオード６，７ともに溶接機の出
力電流に対応する半波整流用に必要なダイオード
よりもはるかに大きな容量のものを使用すること
が必要となり装置が大形高価となるばかりでなく
ダイオードの順方向電圧降下による発熱も大きく
（約４倍）なり不経済であつた。

本考案は第１図の従来装置にさらに第３のダイ
オードを追加してリアクトル５と並列に接続し、
かつその極性を第２のダイオード７と同極性にす
ることにより正極性時にリアクトル５に蓄えられ
たエネルギーをこの追加した第３のダイオードを
通して放出させるようにしたものであり、このよ
うにすることによりすべてのダイオードを小容量
のものにし得るものである。

第２図はこのようにした本考案の交流アーク溶
接機の例を示す接続図であり、第１図にくらべて
第３のダイオード１０が追加されている。同図に
おいて正極性時を考えると、電流は第１図と同様
にタングステン電極８から第１のダイオード６、
リアクトル５を通して流れ他には流れない。次に
逆極性になつたときにはリアクトル５に流れてい
た電流は第２のダイオード７および第１のダイオ
ード６を巡る第１の回路と、第３のダイオード１
０のみを通る第２の回路とに分流することになる
が、実際にはこの第１の回路は２つのダイオード
６および７を通る回路であるために回路抵抗が第
２の回路よりも極めて大きい。このためリアクト
ル５からの放電電流Ｉ_lはそのほとんどが第２の
回路に流れることになる。したがつてダイオード
６は逆極性時にはほとんど電流が流れず、ダイオ
ード７には出力電流Ｉ_rのみが流れ、またダイオ
ード１０にはリアクトル５の放電電流Ｉ_lのみが
流れることになる。この結果正，逆両極性の半波
を通して各ダイオードには溶接電流の各半波分に
等しい波高値の電流が半波おきにのみ流れること
になり第１図に示した従来例において必要であつ
たダイオードの半分の容量でよいことになる。ダ
イオードの価格はその容量の増加により飛躍的に
高価となるので本考案において低容量のダイオー
ドが３個必要となつてもその価格はもとの大きな
容量のダイオード２個にくらべて半分以下とな
る。なおダイオードおよびリアクトルの各接続位
置および接続方向は第２図の例に限定されるもの
でないことはもちろんであり、さらに同図に高周
波電圧重畳装置などを付加して溶接アークの起動
再点弧を容易にすることも本考案の主旨から逸脱
するものではない。

以上のように本考案によるときは小容量のダイ
オードを１個追加するだけで第１および第２のダ
イオードの容量をも従来の約半分の容量のものと
することができるので装置が小形安価となりかつ
ダイオードに流れる電流が半分となるため発熱が
1/4となりその分だけ冷却が容易となるなど多く
の実用的効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の装置を示す接続図、第２図は本
考案の交流アーク溶接機を示す接続図である。 １……溶接変圧器、５……リアクトル、６……
第１のダイオード、７……第２のダイオード、１
０……第３のダイオード。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 溶接変圧器と、前記溶接変圧器の２次端子と
   出力端子との間に接続されたリアクトルと第１
   のダイオードとの直列回路と、前記直列回路と
   並列でかつ前記第１のダイオードと逆の極性に
   接続された第２のダイオードと、前記リアクト
   ルと並列でかつ前記第２のダイオードと同じ極
   性に接続された第３のダイオードとを具備した
   交流アーク溶接機。 ２ 前記溶接変圧器が可動鉄心により出力電流が
   調整される漏洩変圧器である実用新案登録請求
   の範囲第１項に記載の交流アーク溶接機。 ３ 前記第１のダイオードと第３のダイオードと
   は略等しい電流容量のダイオードである実用新
   案登録請求の範囲第１項に記載の交流アーク溶
   接機。