JP2010046692A - 交流アーク溶接電源 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の交流アーク溶接電源は、極性切換時に再点弧電圧を印加しアーク消滅を防止するために、２つの補助コンデンサ充電回路と２つの補助コンデンサを用いていた。
【解決手段】 コンデンサ充電回路は、電極マイナス極性から電極プラス極性に切換わるときに補助コンデンサの放電を行ない電極と被溶接物との間に再点弧電圧を印加し、放電開始から所定時間が経過すると補助コンデンサの充電を行なう。続いて、電極プラス極性から電極マイナス極性に切換わるときに補助コンデンサは、再度放電を行ない被溶接物と電極との間に再点弧電圧が印加され、放電から所定時間が経過したときに補助コンデンサの充電を行なう。この一連の動作を繰り返すことにより、極性切換時のアーク消滅が防止でき、２つ極性切換モードに対して再点弧電圧の印加が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、交流アーク溶接電源において、溶接ワイヤ（以後電極という）の極性が切換わるときに消滅する、アークの再点弧を容易にする交直両用パルスＭＩＧ溶接の重畳回路に関するものである。

交流アーク溶接電源は、電極の極性が切換わるときアークが消滅する。このアークの再点弧を容易にするために、電極プラス重畳回路と電極マイナス重畳回路とを設けて電極の極性が切換わるときのアーク消滅を防止していた。

図５は、従来技術の交流アーク溶接電源の電気接続図である。
近年、同図に示す交流アーク溶接電源は、電極の極性が切換わるときに消滅するアークの再点弧を容易にするため、図５に示す第３抵抗器Ｒ３、第２の補助コンデンサＣ２及び第７スイッチング素子ＴＲ７によって形成する電極プラス重畳回路と、第４抵抗器Ｒ４、第３の補助コンデンサＣ３及び第８スイッチング素子ＴＲ８によって形成する電極マイナス重畳回路とを設けている。

そして、第２の補助コンデンサＣ２を電極プラス極性の所定時間で充電する第２のコンデンサ充電回路ＣＣ２と、第３の補助コンデンサＣ３を電極マイナス極性の所定時間で充電する第３のコンデンサ充電回路ＣＣ３と設け、この２つのコンデンサ充電回路は、例えば、プリント基板上に受動部品である複数のトランス、コンデンサ及び半導体部品である複数のスイッチングトランス、ダイオード等が実装されている。

次に、電極の極性が切換わるときの再点弧電圧の印加について説明する。
極性切換時にアークが消滅するのを防止するために、電極プラス極性の所定時間で図５に示す第２の補助コンデンサ充電回路ＣＣ２は、第２の補助コンデンサＣ２を充電し、電極プラス極性から電極マイナス極性の極性切換時に第２の補助コンデンサＣ２を放電し、第７スイッチング素子ＴＲ７、第１スイッチング素子ＴＲ１を介して電流を通電することで所定の再点弧電圧が電極と被溶接物との間に印加し、続いて、電極プラス極性から電極マイナス極性に切換わるときに、第８スイッチング素子ＴＲ８を介して電流を通電することで再点弧電圧が被溶接物と電極との間に印加して、極性切換時のアーク消滅を防止していた。

上述より、第２の補助コンデンサＣ２及び第３の補助コンデンサＣ３を充電するには、第２のコンデンサ充電回路ＣＣ２及び第３のコンデンサ充電回路ＣＣ３の２つの充電回路を使用していた。（例えば、特許文献１の消耗電極式交流アーク溶接電源）

特開２０００−１４１０４０号公報

従来の交流アーク溶接電源は、極性切換時にアークが消滅するのを防止するために、２つの補助コンデンサ充電回路と２つの補助コンデンサとを使用し、電極マイナス極性から電極プラス極性のとき、電極プラス極性から電極マイナス極性のときの極性極性切換時に２つの補助コンデンサを交互に放電して再点弧電圧を電極と被溶接物との間に印加してアーク消滅を防止していた。しかし、補助コンデンサを充電する補助コンデンサ充電回路は、図４に示すように、受動部品である複数のトランス、コンデンサ及び半導体部品である複数のスイッチング素子、ダイオード等を多数実装したプリント基板で構成され回路構成が複雑である。そして、この複雑な回路構成を有する２枚のプリント基板と２つの補助コンデンサを使用すると大きな設置場所が必要になり溶接機の小型化の妨げとなっていた。そして、価格も高価である。

そこで、本発明では、補助コンデンサ充電回路のプリント基板を少なくした交流アーク溶接電源を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、商用交流電源を整流し直流電圧を出力する直流電源回路と、前記直流電圧を高周波交流電圧に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路を制御する主制御回路と、前記インバータ回路の出力をアーク加工に適した高周波交流電圧に変換する主変圧器と、前記主変圧器の出力側に三端子を設けて中間端子を零出力とし、一方の端子を正出力とし他方の端子を負出力とし、前記正出力と前記負出力とを入力し整流して正電圧と負電圧を生成する２次整流回路と、前記正電圧と前記負電圧とを入力とし電極プラス極性のとき前記正電圧に電極マイナス極性のとき前記負電圧に切り換えてアーク負荷に供給する第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子からハーフ・ブリッジを形成する極性切換回路と、前記第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を交互に駆動させる第１スイッチング素子駆動信号及び第２スイッチング素子駆動信号を出力する極性切換駆動回路と、を備え前記極性切換回路の出力に電極を接続すると共に前記主変圧器の中間端子に被溶接物を接続し前記電極と前記被溶接物との間に交流アークを発生する交流アーク溶接電源において、前記極性切換回路の出力に第３スイッチング素子のエミッタ側を接続し、前記第３スイッチング素子のコレクタ側と第１抵抗器の一方、前記第１抵抗器の他方と補助コンデンサのプラス側及び前記補助コンデンサのマイナス側と第５スイッチング素子のエミッタ側とを直列接続し、前記第５スイッチング素子のコレクタ側を前記被溶接物と接続してなる電極プラス極性重畳回路と、前記極性切換回路の出力に第４スイッチング素子のコレクタ側を接続し前記第４スイッチング素子のエミッタ側と第２抵抗器の一方、前記第２抵抗器の他方と前記補助コンデンサのマイナス側及び前記補助コンデンサのプラス側と第６スイッチング素子のコレクタ側とを直列接続し、第６スイッチング素子のエミッタ側を前記被溶接物と接続してなる電極マイナス極性重畳回路と、前記補助コンデンサを充電する補助コンデンサ充電回路と、前記補助コンデンサ充電回路を駆動する補助コンデンサ充電駆動信号を出力する補助コンデンサ充電駆動回路と、前記第２スイッチング素子駆動信号がオフしたときから第３スイッチング素子及び第５スイッチング素子を所定時間導通させる電極プラス極性重畳駆動回路と、前記第１スイッチング素子駆動信号がオフしたときから第４スイッチング素子及び第６スイッチング素子を所定時間導通させる電極マイナス極性畳駆動回路とを備え、前記電極マイナス極性から電極プラス極性への極性切換時に前記補助コンデンサのプラス端子、第１抵抗器、第３スイッチング素子、電極、被溶接物、第５スイッチング素子、補助コンデンサのマイナス端子の経路で前記補助コンデンサを放電し電流を通電することで再点弧電圧を前記電極と前記被溶接物との間に印加し、前記電極プラス極性から電極マイナス極性への極性切換時に前記補助コンデンサのプラス端子、第６スイッチング素子、被溶接物、電極、第４スイッチング素子、第２抵抗器、補助コンデンサのマイナス端子の経路で前記補助コンデンサを放電し電流を通電することで再点弧電圧を前記被溶接物と前記電極との間に印加すること、を特徴とする交流アーク溶接電源である。

第２の発明は、前記補助コンデンサ充電回路は、前記補助コンデンサ充電駆動信号を入力とし前記第３スイッチング素子及び前記第５スイッチング素子が遮断しているとき前記補助コンデンサ充電駆動信号はＨｉｇｈレベルになり、続いて、前記第４スイッチング素子及び前記第６スイッチング素子が遮断しているとき前記補助コンデンサ充電駆動信号はＨｉｇｈレベルになり、前記補助コンデンサ充電駆動信号がＨｉｇｈレベルのときに前記補助コンデンサを充電させること、を特徴とする請求項１記載の交流アーク溶接電源である。

本発明の交流アーク溶接電源は、電極プラス極性重畳回路を図１に示す第３スイッチング素子ＴＲ３のコレクタと第１抵抗器Ｒ１の一方、第１抵抗器Ｒ１の他方と第１の補助コンデンサＣ１のプラス側及び第１の補助コンデンサＣ１のマイナス側と第５スイッチング素子のエミッタ側を直列接続して形成し、電極マイナス極性重畳回路を第４スイッチング素子のエミッタと第２抵抗器の一方、第２抵抗器の他方と第１の補助コンデンサＣ１のマイナス側及び第１の補助コンデンサＣ１のプラス側と第６スイッチング素子ＴＲ６のコレクタ側を直列接続して形成することにより第１の補助コンデンサＣ１の併用が可能となり、大きな補助コンデンサが１つで済む。

更に、本発明では、電極がマイナス極性からプラス極性に切換わるとき第１の補助コンデンサＣ１の放電を行ない電極（＋）と被溶接物（−）との間に再点弧電圧が印加され、電荷が略零になると第１の補助コンデンサＣ１の充電を行なう、続いて、電極がプラス極性からマイナス極性に切換わるときに第１の補助コンデンサＣ１は、再度放電を行ない被溶接物（＋）と電極（−）との間に再点弧電圧が印加され、電荷が略零になると第１の補助コンデンサＣ１を再度充電する。そして、一連の動作を繰り返すことにより、極性切換時のアーク消滅の防止が可能となり、１つの補助コンデンサと１つのコンデンサ充電回路によって、電極マイナス極性から電極プラス極性の切換時、電極プラス極性から電極マイナス極性の切換時の２つのモードに対して再点弧電圧の印加が可能となる。
上述より、複数の部品で構成された複雑なコンデンサ充電回路と大きな補助コンデンサとが１つで済み、溶接機の小型化と価格の低減とが可能となる。

図１は、本発明の実施形態１に係るアーク溶接機の電気接続図である。
同図において、直流電源回路は、１次整流回路ＤＲ１及び平滑コンデンサＣ４によって形成され、商用交流電源を整流及び平滑して直流電圧を出力する。

インバータ回路ＩＮＶは、図示省略の相対向する４つのスイッチング素子からフルブリッジを形成し、直流電圧を高周波交流電圧に変換して出力する。

主変圧器ＩＮＴは、インバータ回路ＩＮＶによって変換された高周波交流電圧をアーク加工に適した高周波交流電圧に変換し、主変圧器ＩＮＴの出力側に三端子を設けて中間端子を零出力とし、一方の端子を正出力とし他方の端子を負出力として高周波交流電圧を出力する。２次整流回路は、第１ダイオードＤ１から第４ダイオードＤ４で形成され、前記正出力と前記負出力とを入力し整流して正電圧と負電圧を生成する。

極性切換回路は、第１スイッチング素子ＴＲ１と第２スイッチング素子ＴＲ２とで、ハーフ・ブリッジを形成し、第１スイッチング素子ＴＲ１は、電極プラス極性に切り換えて２次整流回路からの正電圧をアーク負荷に電力を供給し、第２スイッチング素子ＴＲ２は、電極マイナス極性に切り換えて負電圧をアーク負荷に電力を供給する。

電極プラス極性重畳回路は、図１に示す第３スイッチング素子ＴＲ３のコレクタ側と第１抵抗器Ｒ１の一方、第１抵抗器Ｒ１の他方と補助コンデンサＣ１のプラス側及び補助コンデンサＣ２のマイナス側と第５スイッチング素子ＴＲ５のエミッタ側を直列接続して形成し、電極マイナス極性重畳回路は、第４スイッチング素子ＴＲ４のエミッタ側と第２抵抗器Ｒ２の一方、第２抵抗器Ｒ２他方と補助コンデンサＣ２のマイナス側及び補助コンデンサＣ２のプラス側と第６スイッチング素子ＴＲ６のコレクタ側を直列接続して形成する。

主制御回路ＳＣは、起動信号Ｔｓに応じて出力電流検出回路ＩＤによって検出された出力電流検出信号Ｉｄの値と出力設定回路ＩＲによって設定された所定の出力電流設定値Ｉｒとの比較に基づいて主制御信号Ｓｃのパルス幅をＰＷＭ制御すると共に、所定周期（例えば、５０Ｈｚ〜１００Ｈｚ程度の低い周期）の極性駆動信号Ｃｋを出力する。

極性切換駆動回路ＣＫは、極性駆動信号Ｃｋに応じて第１スイッチング素子ＴＲ１及び第２スイッチング素子ＴＲ２を交互に駆動させる第１スイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２スイッチング素子駆動信号Ｔｒ２を出力する。

図３は、電極プラス極性重畳駆動回路ＰＫ、電極マイナス極性重畳駆動回路ＮＫ及び補助コンデンサ充電駆動回路ＡＫの詳細図を示し、電極プラス極性重畳駆動回路ＰＫは、図３に示す第２時限回路ＴＭ２、第３のバッフアー回路ＢＦ３及び第４バッフアー回路ＢＦ４で形成され、電極マイナス極性重畳駆動回路ＮＫは、第1時限回路ＴＭ１、第1バッフアー回路ＢＦ１及び第２バッフアー回路ＢＦ２で形成され、補助コンデンサ充電駆動回路ＡＫは、第1反転回路ＩＮ１、第２反転回路ＩＮ２、第1アンド回路ＡＤ１、第２アンド回路ＡＤ２及びオア回路ＯＲで形成されている。

電極プラス極性重畳駆動回路ＰＫの第２時限回路ＴＭ２は、第２スイッチング素子駆動信号Ｔｒ２がオフしたときから所定時間の第２時限信号Ｔｍ２を出力し、第２時限信号Ｔｍ２は、第３バッフアー回路ＢＦ３及び第４バッフアー回路ＢＦ４にて分離され、第３スイッチング素子駆動信号Ｔｒ３及び第５スイッチング素子駆動信号Ｔｒ５として出力する。

電極マイナス極性重畳駆動回路ＮＫの第1時限回路ＴＭ１は、第１スイッチング素子駆動信号Ｔｒ１がオフしたときから所定時間の第1時限信号Ｔｍ１出力し、第1時限信号Ｔｍ１は、第１バッフアー回路ＢＦ１及び第２バッフアー回路ＢＦ２にて分離され、第４スイッチング素子駆動信号Ｔｒ４及び第６スイッチング素子駆動信号Ｔｒ６として出力する。

補助コンデンサ充電駆動回路ＡＫは、第1反転回路ＩＮ１、第２反転回路ＩＮ２、第1アンド回路ＡＤ１、第２アンド回路ＡＤ２及びオア回路ＯＲで形成される。そして、補助コンデンサ充電駆動回路ＡＫは、第１スイッチング素子駆動信号Ｔｒ１と第３スイッチング素子駆動信号Ｔｒ３の反転信号とのアンド論理を行なうと共に第２スイッチング素子駆動信号Ｔｒ２と第４スイッチング素子駆動信号Ｔｒ４の反転信号とのアンド論理を行ない、この２つのアンド信号のオア論理を行って補助コンデンサ充電駆動信号Ａｋを生成する。

図４はパルストランスを用いた第１のコンデンサ充電回路ＣＣ１の詳細図であり、第１のコンデンサ充電回路ＣＣ１は、補助コンデンサ充電駆動信号Ａｋに応じて導通する１次駆動スイッチング素子ＴＲ８と、この１次駆動スイッチング素子ＴＲ８の導通に応じて直流電源からの電圧が断続的に印加する１次巻線及び１次巻線に印加する電圧に応じて誘導起電圧を発生して２次巻線に出力するパルストランスＴ１と、誘導起電圧に応じて２次駆動スイッチング素子ＴＲ９の導通に応じて、図１の直流電源回路からの直流電圧が断続的に印加する１次巻線及び１次巻線に印加する電圧に応じて誘導起電圧を発生して２次巻線に出力するパルストランスＴ２とで形成され、第１の補助コンデンサＣ１はこの誘導起電圧によって充電される。

図２は、本発明の実施形態１の動作を説明するための波形タイミング図である。図２において、同図（ａ）の波形は、第１スイッチング素子ＴＲ１を駆動させる第１スイッチング素子駆動信号Ｔｒ１を示し、同図（ｂ）の波形は、第２スイッチング素子ＴＲ２を駆動させる第２スイッチング素子駆動信号Ｔｒ２を示し、同図（ｃ）の波形は、第４スイッチング素子ＴＲ４及び第６スイッチング素子ＴＲ６を駆動させる第４スイッチング素子駆動信号Ｔｒ４及び第６スイッチング素子駆動信号Ｔｒ６を示し、同図（ｄ）の波形は、第３スイッチング素子ＴＲ３及び第５スイッチング素子ＴＲ５を駆動させる第３スイッチング素子駆動信号Ｔｒ３及び第５スイッチング素子駆動信号Ｔｒ５を示し、同図（ｅ）の波形は、出力電流Ｉｄを示し、同図（ｆ）の波形は、第１の補助コンデンサＣ１の端子電圧Ｃｖを示し、同図（ｇ）の波形は、第1の補助コンデンサＣ１の放電電流Ｃｉを示し、同図（ｈ）の波形は、第1抵抗器Ｒ１を流れるプラス極性電流Ｉｐを示し、同図（ｊ）の波形は、第2抵抗器Ｒ２を流れるマイナス極性電流Ｉｎを示し、同図（ｋ）の波形は、補助コンデンサ充電駆動信号Ａｋを示す。

次に、図２の波形タイミング図を用いて本発明の実施形態１の動作について説明する。
図２（ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ１において、図１に示す極性切換駆動回路ＣＫから出力される第２スイッチング素子駆動信号Ｔｒ２がオフになる。このとき電極プラス極性重畳駆動回路ＰＫの第２時限回路ＴＭ２は、第２スイッチング素子駆動信号Ｔｒ２がオフになったとき所定時間の第２時限信号Ｔｍ２を出力し、第２時限信号Ｔｍ２は、第３バッフアー回路ＢＦ３及び第４バッフアー回路ＢＦ４によって分離され、図２（ｄ）に示す第３スイッチング素子駆動信号Ｔｒ３及び第５スイッチング素子駆動信号Ｔｒ５として出力する。

時刻ｔ＝ｔ１において、図１に示す電極プラス極性重畳回路ＰＫの第３スイッチング素子ＴＲ３及び第５スイッチング素子ＴＲ５は導通し第１の補助コンデンサＣ１の放電を開始する。

時刻ｔ＝ｔ１〜ｔ２の電極マイナス極性から電極プラス極性への極性切換時に第１の補助コンデンサＣ１は放電を継続し、第１の補助コンデンサＣ１のプラス端子、第１抵抗器Ｒ１、第３スイッチング素子ＴＲ３、電極、被溶接物、第５スイッチング素子ＴＲ５、第１の補助コンデンサＣ１のマイナス端子の経路で、図２（ｈ）に示すプラス極性電流Ｉｐの放電電流を通電することで再点弧電圧が電極と被溶接物との間に印加する。

時刻ｔ＝ｔ２において、第１スイッチング素子ＴＲ１が導通し電極プラス極性へのアークに移行する。そして、時刻ｔ＝ｔ２〜ｔ３の間は、第３スイッチング素子ＴＲ３及び第５スイッチング素子ＴＲ５の導通を継続し、図２（ｆ）に示す第１の補助コンデンサＣ１の端子電圧Ｃｖが略零になるまで放電する。

時刻ｔ＝ｔ３において、図２（ｊ）に示す補助コンデンサ充電駆動信号Ａｋが第１のコンデンサ充電回路ＣＣ１に入力すると、第1の補助コンデンサＣ１は、第1のコンデンサ充電回路ＣＣ１によって充電が開始され時刻ｔ＝ｔ４まで充電を継続する。

図２（ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ４において、第１スイッチング素子駆動信号Ｔｒ１がオフになる。図３に示す電極マイナス極性重畳駆動回路ＮＫの第1時限回路ＴＭ１は、第１スイッチング素子駆動信号Ｔｒ１がオフになったとき所定時間の第1時限信号Ｔｍ１を出力し、第1時限信号Ｔｍ１は、第１バッフアー回路ＢＦ１及び第２バッフアー回路ＢＦ２によって分離され、図２（ｃ）に示す第４スイッチング素子駆動信号Ｔｒ４及び第６スイッチング素子駆動信号Ｔｒ６として出力する。

時刻ｔ＝ｔ４において、電極マイナス極性重畳回路ＮＫの第４スイッチング素子ＴＲ４及び第６スイッチング素子ＴＲ６は導通し第1の補助コンデンサＣ１が放電を開始する。

時刻ｔ＝ｔ４〜ｔ５の電極プラス極性から電極マイナス極性への極性切換時に第1の補助コンデンサＣ１は放電を継続し、第1の補助コンデンサＣ１のプラス端子、第６スイッチング素子ＴＲ６、被溶接物、電極、第４スイッチング素子ＴＲ４、第２抵抗器Ｒ２及び第1の補助コンデンサＣ１のマイナス端子の経路で、図２（ｉ）に示すマイナス極性電流Ｉｎの放電電流を通電することで再点弧電圧が被溶接物と電極との間に印加する。

時刻ｔ＝ｔ５において、第２スイッチング素子ＴＲ２が導通し電極マイナス極性へのアークに移行する。そして、時刻ｔ＝ｔ５〜ｔ６の間は、第４スイッチング素子ＴＲ４及び第６スイッチング素子ＴＲ６の導通を継続し、図２（ｆ）に示す第1の補助コンデンサＣ１の端子電圧Ｃｖが略零になるまで放電する。

時刻ｔ＝ｔ６において、図２（ｊ）に示す補助コンデンサ充電駆動信号Ａｋが第１のコンデンサ充電回路ＣＣ１に入力すると、第１の補助コンデンサＣ１は、第1のコンデンサ充電回路ＣＣ１によって充電が開始され時刻ｔ＝ｔ７まで充電を継続する。

図２（ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第２スイッチング素子駆動信号Ｔｒ２がオフになる。図３に示す電極プラス極性重畳駆動回路ＰＫの第２時限回路ＴＭ２は、第２スイッチング素子駆動信号Ｔｒ２がオフになったときに所定時間の第２時限信号Ｔｍ２を出力し、第２時限信号Ｔｍ２は、第３バッフアー回路ＢＦ３及び第４バッフアー回路ＢＦ４によって分離され、図２（ｄ）に示す第３スイッチング素子駆動信号Ｔｒ３及び第５スイッチング素子駆動信号Ｔｒ５として出力する。

時刻ｔ＝ｔ７において、電極プラス極性重畳回路の第３スイッチング素子ＴＲ３及び第５スイッチング素子ＴＲ５は導通し、再び第1の補助コンデンサＣ１が放電を開始する。

時刻ｔ＝ｔ７〜ｔ８の電極マイナス極性から電極プラス極性への極性切換時に第1の補助コンデンサＣ１は放電を継続し、第１の補助コンデンサＣ１のプラス端子、第１抵抗器Ｒ１、第３スイッチング素子ＴＲ３、電極、被溶接物、第５スイッチング素子ＴＲ５、第１の補助コンデンサＣ１のマイナス端子の経路で、図２（ｈ）に示すプラス極性電流Ｉｐの放電電流を通電することで再点弧電圧が電極と被溶接物との間に印加する。

時刻ｔ＝ｔ８において、第１スイッチング素子ＴＲ１が導通し電極プラス極性へのアークに移行する。そして、時刻ｔ＝ｔ７〜ｔ９の間は、第３スイッチング素子ＴＲ３及び第５スイッチング素子ＴＲ５の導通を継続し、図２（ｆ）に示す第１の補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｃｖが略零になるまで放電する。

時刻ｔ＝ｔ９において、図２（ｊ）に示す補助コンデンサ充電駆動信号Ａｋが第1のコンデンサ充電回路ＣＣ１に入力されると、第1の補助コンデンサＣ１は第1のコンデンサ充電回路ＣＣ１によって充電が開始される。そして、以後は上述と同一動作を行なう。

上述より、電極マイナス極性から電極プラス極性への極性切換時に第1の補助コンデンサＣ１のプラス端子、第１抵抗器Ｒ１、第３スイッチング素子ＴＲ３、電極、被溶接物、第５スイッチング素子ＴＲ５、第1の補助コンデンサＣ１のマイナス端子の経路で第1の補助コンデンサＣ１を放電し、電流を通電することで発生する再点弧電圧が、電極と被溶接物との間に印加され、電極マイナス極性から電極プラス極性への極性切換時のアーク消滅の防止が可能となる。
更に、電極プラス極性から電極マイナス極性への極性切換時に第1の補助コンデンサＣ１のプラス端子、第６スイッチング素子ＴＲ６、被溶接物、電極、第４スイッチング素子ＴＲ４、第２抵抗器Ｒ２、第１の補助コンデンサＣ１のマイナス端子の経路で第１の補助コンデンサＣ１を放電し、電流を通電することで発生する再点弧電圧が、被溶接物と電極との間に印加され、電極プラス極性から電極マイナス極性への極性切換時のアーク消滅の防止が可能となる。

更に、上述の一連の動作を繰り返すことにより、１つの補助コンデンサと１つのコンデンサ充電回路によって、電極マイナス極性から電極プラス極性切換へ、及び電極プラス極性から電極マイナス極性の切換への２つのモードに対して再点弧電圧の印加が可能となる。

図３に示すＡＫは、実施形態２に係る補助コンデンサ充電駆動回路であり、図２及び図３を用いて説明する。

補助コンデンサ充電駆動回路ＡＫの第1アンド回路ＡＤ１は、図２（ａ）に示す第１スイッチング素子駆動信号Ｔｒ１と図２（ｃ）に示す第３スイッチング素子駆動信号Ｔｒ３の反転信号とのアンド論理を行なって第1アンド信号Ａｄ１として出力し、続いて、第２アンド回路ＡＤ２は、図２（ｂ）に示す第２スイッチング素子駆動信号Ｔｒ２と図２（ｃ）に示す第４スイッチング素子駆動信号Ｔｒ４の反転信号とのアンド論理を行なって第２アンド信号Ａｄ２として出力する。そして、オア回路ＯＲで第1アンド信号Ａｄ１と第２アンド信号Ａｄ２とのオア論理を行って図２（ｊ）に示す補助コンデンサ充電駆動信号Ａｋとして出力する。

第1の補助コンデンサ充電回路ＣＣ１は、図２（ｊ）に示す補助コンデンサ充電駆動信号ＡｋがＨｉｇｈレベルのとき動作を行ない、第1の補助コンデンサＣ１を充電する。
上述より、第1の補助コンデンサＣ１は、電極マイナス極性から電極プラス極性の極性切換時に放電され略零電圧になると、第1のコンデンサ充電回路ＣＣ１が補助コンデンサ充電駆動信号Ａｋに応じて動作を開始し、電極プラス極性の所定時間で充電を終了する。
続いて、電極プラス極性から電極マイナス極性の極性切換時に放電され略零電圧になると、第1のコンデンサ充電回路ＣＣ１が補助コンデンサ充電駆動信号Ａｋに応じて再度動作を開始し、電極マイナス極性の所定時間で充電を終了する。
よって、補助コンデンサ充電駆動回路ＡＫによって、第1の補助コンデンサＣ１の充電精度が向上する。

本発明の実施形態１に係る交流アーク溶接電源の電気接続図である。 実施形態１の動作を説明するための波形タイミング図である。 実施形態１の電極プラス極性重畳駆動回路、電極マイナス極性重畳駆動回路 及び補助コンデンサ充電駆動回路の詳細図である。 実施形態１のコンデンサ充電回路の詳細図である。 従来技術の交流アーク溶接電源の電気接続図である。

符号の説明

ＡＣ 交流商用電圧
ＡＤ１ 第1アンド回路
ＡＤ２ 第２アンド回路
ＡＫ 補助コンデンサ充電駆動回路
Ａｋ 補助コンデンサ充電駆動信号
ＢＦ１ 第1バッフアー回路
ＢＦ２ 第２バッフアー回路
ＢＦ３ 第３バッフアー回路
ＢＦ４ 第４バッフアー回路
ＣＫ 極性切換駆動回路
Ｃｋ 極性切換駆動信号
Ｃ１ 第1の補助コンデンサ
Ｃ２ 第２の補助コンデンサ
Ｃ３ 第３の補助コンデンサ
Ｃ４ 平滑コンデンサ
ＣＣ１ 第1のコンデンサ充電回路
ＣＣ２ 第２のコンデンサ充電回路
ＣＣ３ 第３のコンデンサ充電回路
Ｄ１ 第１ダイオード
Ｄ２ 第２ダイオード
Ｄ３ 第３ダイオード
Ｄ４ 第４ダイオード
ＤＲ１ １次整流回路
ＤＣＬ 直流リアクトル
ＩＫ インバータ駆動回路
Ｉｋ インバータ駆動信号
ＩＤ 出力電流検出回路
Ｉｄ 出力電流検出信号
ＩＮＶ インバータ回路
ＩＮＴ 主変圧器
ＩＮ１ 第1反転回路
ＩＮ２ 第２反転回路
Ｍ 被加工物
ＮＫ 電極マイナス極性重畳駆動回路
ＰＫ 電極プラス極性重畳駆動回路
ＯＲ オア回路
Ｒ１ 第1抵抗器
Ｒ２ 第２抵抗器
Ｒ３ 第３抵抗器
Ｒ４ 第４抵抗器
ＳＣ 主制御回路
Ｓｃ 出力制御信号
ＳＣＫ 極性切換対応主制御回路
ＴＨ トーチ
ＴＭ１ 第1時限回路
ＴＭ２ 第２時限回路
ＴＲ１ 第1スイッチング素子
ＴＲ２ 第２スイッチング素子
ＴＲ３ 第３スイッチング素子
ＴＲ４ 第４スイッチング素子
ＴＲ５ 第５スイッチング素子
ＴＲ６ 第６スイッチング素子
ＴＲ７ 第７スイッチング素子
ＴＲ８ 第８スイッチング素子
Ｔｒ１ 第1スイッチング素子駆動信号
Ｔｒ２ 第２スイッチング素子駆動信号
Ｔｒ３ 第３スイッチング素子駆動信号
Ｔｒ４ 第４スイッチング素子駆動信号
Ｔｒ５ 第５スイッチング素子駆動信号
Ｔｒ６ 第６スイッチング素子駆動信号
Ｔｒ７ 第７スイッチング素子駆動信号
Ｔｒ８ 第８スイッチング素子駆動信号
Ｗ 電極（溶接ワイヤ）

Claims (2)

1. 商用交流電源を整流し直流電圧を出力する直流電源回路と、前記直流電圧を高周波交流電圧に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路を制御する主制御回路と、前記インバータ回路の出力をアーク加工に適した高周波交流電圧に変換する主変圧器と、前記主変圧器の出力側に三端子を設けて中間端子を零出力とし一方の端子を正出力とし他方の端子を負出力とし前記正出力と前記負出力とを入力し整流して正電圧と負電圧を生成する２次整流回路と、前記正電圧と前記負電圧とを入力とし電極プラス極性のとき前記正電圧に電極マイナス極性のとき前記負電圧に切り換えてアーク負荷に供給する第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子からハーフ・ブリッジを形成する極性切換回路と、前記第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を交互に駆動させる第１スイッチング素子駆動信号及び第２スイッチング素子駆動信号を出力する極性切換駆動回路と、を備え前記極性切換回路の出力に電極を接続すると共に前記主変圧器の中間端子に被溶接物を接続し前記電極と前記被溶接物との間に交流アークを発生する交流アーク溶接電源において、 前記極性切換回路の出力に第３スイッチング素子のエミッタ側を接続し、前記第３スイッチング素子のコレクタ側と第１抵抗器の一方、前記第１抵抗器の他方と補助コンデンサのプラス側及び前記補助コンデンサのマイナス側と第５スイッチング素子のエミッタ側とを直列接続し、前記第５スイッチング素子のコレクタ側を前記被溶接物と接続してなる電極プラス極性重畳回路と、前記極性切換回路の出力に第４スイッチング素子のコレクタ側を接続し前記第４スイッチング素子のエミッタ側と第２抵抗器の一方、前記第２抵抗器の他方と前記補助コンデンサのマイナス側及び前記補助コンデンサのプラス側と第６スイッチング素子のコレクタ側とを直列接続し、第６スイッチング素子のエミッタ側を前記被溶接物と接続してなる電極マイナス極性重畳回路と、前記補助コンデンサを充電する補助コンデンサ充電回路と、前記補助コンデンサ充電回路を駆動する補助コンデンサ充電駆動信号を出力する補助コンデンサ充電駆動回路と、前記第２スイッチング素子駆動信号がオフしたときから第３スイッチング素子及び第５スイッチング素子を所定時間導通させる電極プラス極性重畳駆動回路と、前記第１スイッチング素子駆動信号がオフしたときから第４スイッチング素子及び第６スイッチング素子を所定時間導通させる電極マイナス極性畳駆動回路とを備え、前記電極マイナス極性から電極プラス極性への極性切換時に前記補助コンデンサのプラス端子、第１抵抗器、第３スイッチング素子、電極、被溶接物、第５スイッチング素子、補助コンデンサのマイナス端子の経路で前記補助コンデンサを放電し電流を通電することで再点弧電圧を前記電極と前記被溶接物との間に印加し、前記電極プラス極性から電極マイナス極性への極性切換時に前記補助コンデンサのプラス端子、第６スイッチング素子、被溶接物、電極、第４スイッチング素子、第２抵抗器、補助コンデンサのマイナス端子の経路で前記補助コンデンサを放電し電流を通電することで再点弧電圧を前記被溶接物と前記電極との間に印加すること、を特徴とする交流アーク溶接電源。
2. 前記補助コンデンサ充電回路は、前記補助コンデンサ充電駆動信号を入力とし前記第３スイッチング素子及び前記第５スイッチング素子が遮断しているとき前記補助コンデンサ充電駆動信号はＨｉｇｈレベルになり、続いて、前記第４スイッチング素子及び前記第６スイッチング素子が遮断しているとき前記補助コンデンサ充電駆動信号はＨｉｇｈレベルになり、前記補助コンデンサ充電駆動信号がＨｉｇｈレベルのときに前記補助コンデンサを充電させること、を特徴とする請求項１記載の交流アーク溶接電源。

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