JP2020131260A - 溶接電源装置、および、当該溶接電源装置を用いた溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波ノイズによる他の機器への影響を防止できる溶接電源装置を提供する。【解決手段】溶接開始時に溶接電極と被加工物Ｗとの間にアークを発生させるスタート回路５を備える溶接電源装置Ａ１において、スタート回路５が、溶接電極と被加工物Ｗとの間に高周波電圧を印加することでアークを発生させる高周波スタート回路（高周波発生回路５１およびカップリングコイル５２）と、溶接電極と被加工物Ｗとの間に直流高電圧を印加することでアークを発生させる高電圧スタート回路（高電圧発生回路５３およびブロックダイオード５４）と、スタート回路５を、高周波スタート回路によってアークを発生させる第１接続状態と、高電圧スタート回路によってアークを発生させる第２接続状態とで切り替えるスイッチ５５とを備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、アーク溶接のための溶接電源装置、および、当該溶接電源装置を用いた溶接方法に関する。

従来、アーク放電を利用して金属の溶接を行うアーク溶接が知られている。ＴＩＧ溶接用の溶接電源装置は、溶接開始時に、離間された被加工物と電極との間に所定以上の電界強度を生じさせて、絶縁破壊を起こすことでアークを発生させる。絶縁破壊のための方法として、高周波発生回路で生成した高周波電圧を被加工物と電極との間に印加する高周波スタート方式が知られている。例えば、特許文献１には、高周波スタート方式の溶接電源装置が開示されている。当該溶接電源装置では、整流回路から出力される直流電圧に、高周波発生回路から出力される高周波電圧を、カップリングコイルによって重畳させることで、被加工物と電極との間に高周波電圧を印加して、絶縁破壊を生じさせる。

特開２０１４‐２３２３７号公報

高周波スタート方式の場合、高周波電圧を印加するので、高周波ノイズが被加工物にも流れ込み、他の機器に影響を及ぼす場合がある。作業環境によっては、周囲のコンピュータやロボットコントローラなどの電子機器の誤動作を招く恐れがある。

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、高周波ノイズによる他の機器への影響を防止できる溶接電源装置を提供することを目的としている。

本発明の第１の側面によって提供される溶接電源装置は、溶接開始時に溶接電極と被加工物との間にアークを発生させるスタート回路を備える溶接電源装置であって、前記スタート回路は、前記溶接電極と前記被加工物との間に高周波電圧を印加することでアークを発生させる高周波スタート回路と、前記溶接電極と前記被加工物との間に直流高電圧を印加することでアークを発生させる高電圧スタート回路と、前記スタート回路を、前記高周波スタート回路によってアークを発生させる第１接続状態と、前記高電圧スタート回路によってアークを発生させる第２接続状態とで切り替える切替部とを備えることを特徴とする。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記高周波スタート回路と前記高電圧スタート回路とが並列接続され、前記高周波スタート回路の入力側に接続されるバイパスコンデンサをさらに備え、前記切替部は、前記高電圧スタート回路を切り離すことで前記第１接続状態とし、前記高周波スタート回路を切り離すことで前記第２接続状態とする。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記高電圧スタート回路が前記高周波スタート回路の上流側に直列接続され、前記高電圧スタート回路と前記高周波スタート回路との接続点に接続されるバイパスコンデンサをさらに備え、前記切替部は、前記バイパスコンデンサを導通させることで前記第１接続状態とし、前記バイパスコンデンサを切り離すことで前記第２接続状態とする。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記スタート回路が前記第１接続状態であるか、前記第２接続状態であるかを示す表示を行う表示部をさらに備える。

本発明の第２の側面によって提供される溶接方法は、本発明の第１の側面によって提供される溶接電源装置を用いた溶接方法であって、周囲に高周波ノイズによる影響を受ける機器が存在する場合、前記スタート回路を、前記切替部によって前記第２接続状態に切り替える工程と、周囲に高周波ノイズによる影響を受ける機器が存在しない場合、前記スタート回路を、前記切替部によって前記第１接続状態に切り替える工程とを備えることを特徴とする。

本発明によると、切替部は、スタート回路を、高周波スタート回路によってアークを発生させる第１接続状態と、高電圧スタート回路によってアークを発生させる第２接続状態とで切り替える。したがって、周囲に高周波ノイズによる影響を受ける機器が存在する場合は、第２接続状態に切り替えて、高周波ノイズを発生しない高電圧スタート方式でアークを発生させることができる。これにより、高周波ノイズによる他の機器への影響を防止できる。また、周囲に高周波ノイズによる影響を受ける機器が存在しない場合は、第１接続状態に切り替えて、アークスタート性のよい高周波スタート方式でアークを発生させることができる。これにより、アークスタートの失敗を抑制できる。

第１実施形態に係る溶接電源装置を示すブロック図である。 アークスタート時の電流経路を説明するための図であり、（ａ）は第１接続状態での高周波電流の電流経路を示し、（ｂ）は第２接続状態での電流経路を示している。 第１実施形態に係る溶接電源装置の使用方法の一例を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る溶接電源装置の変形例を示すブロック図である。 第２実施形態に係る溶接電源装置を示すブロック図である。 第３実施形態に係る溶接電源装置を示すブロック図である。 第４実施形態に係る溶接電源装置を示すブロック図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る溶接電源装置Ａ１を示すブロック図であり、溶接システムの全体構成を示している。図１に示すように、溶接システムは、溶接電源装置Ａ１および溶接トーチＢを備える。当該溶接システムは、溶接トーチＢが非消耗電極式のトーチであるＴＩＧ溶接システムである。溶接電源装置Ａ１は、商用電源Ｄから入力される交流電力を変換して、出力端子ａ，ｂから出力する。一方の出力端子ａは、ケーブルによって溶接トーチＢの電極（以下では「溶接電極」とする）に接続されている。他方の出力端子ｂは、ケーブルによって被加工物Ｗに接続されている。溶接電源装置Ａ１は、溶接電極の先端と被加工物Ｗとの間にアークを発生させて、電力を供給する。当該アークの熱によって、溶接が行われる。

溶接電源装置Ａ１は、整流平滑回路１、インバータ回路２、トランス３、整流回路４、スタート回路５、制御回路６、操作部７１、および表示部７２を備える。

整流平滑回路１は、商用電源Ｄから入力される交流電力を直流電力に変換して出力する。整流平滑回路１は、交流電流を整流する整流回路と、平滑する平滑コンデンサとを備える。なお、整流平滑回路１の構成は限定されない。

インバータ回路２は、例えば、単相フルブリッジ型のＰＷＭ制御インバータであり、４つのスイッチング素子を備える。インバータ回路２は、制御回路６から入力される出力制御駆動信号によってスイッチング素子をスイッチングさせることで、整流平滑回路１から入力される直流電力を高周波電力に変換して出力する。なお、インバータ回路２は直流電力を高周波電力に変換するものであればよく、例えばハーフブリッジ型であってもよいし、その他の構成のインバータ回路であってもよい。

トランス３は、インバータ回路２が出力する高周波電圧を変圧して、整流回路４に出力する。トランス３は、一次コイル３ａおよび二次コイル３ｂを備える。一次コイル３ａの各入力端子は、インバータ回路２の各出力端子にそれぞれ接続される。二次コイル３ｂの各出力端子は、整流回路４の各入力端子にそれぞれ接続される。また、二次コイル３ｂには、２つの出力端子とは別にセンタタップが設けられている。二次コイル３ｂのセンタタップは、スタート回路５の負極側入力端子ｃに接続される。インバータ回路２の出力電圧は、一次コイル３ａと二次コイル３ｂの巻数比に応じて変圧されて、整流回路４に入力される。二次コイル３ｂは一次コイル３ａに対して絶縁されているので、商用電源Ｄから入力される電流が二次側の回路に流れることを防止できる。なお、トランス３の構成は限定されない。

整流回路４は、トランス３から入力される高周波電力を直流電力に変換して出力する。整流回路４は、高周波電圧を整流する半波整流回路を備える。整流回路４の出力端子は、スタート回路５の正極側入力端子ｄに接続される。整流回路４で整流された直流電圧がスタート回路５に出力される。なお、整流回路４の構成は限定されない。

スタート回路５は、整流回路４と出力端子ａ，ｂとの間に配置され、溶接電極の先端と被加工物Ｗとの間にアークを発生させる回路である。スタート回路５は、いわゆる高周波スタート方式によりアークを発生させる第１接続状態と、いわゆる高電圧スタート方式によりアークを発生させる第２接続状態とで切り替え可能である。スタート回路５は、第１接続状態に切り替えられている場合、整流回路４より入力される直流電圧に高周波電圧を重畳することでアークを発生させる。一方、第２接続状態に切り替えられている場合、整流回路４より入力される直流電圧に直流高電圧を重畳することでアークを発生させる。スタート回路５は、高周波発生回路５１、カップリングコイル５２、高電圧発生回路５３、ブロックダイオード５４、スイッチ５５、およびバイパスコンデンサ５６を備える。

高周波発生回路５１は、溶接開始時に、高周波電圧を発生させて出力する回路である。高周波発生回路５１は、所定の周波数（例えば、数百Ｈｚ〜数十ＭＨｚ）を有する高周波電圧を出力する。高周波発生回路５１は、例えばコンデンサと放電ギャップとを用いた公知の高周波発生回路である。なお、高周波発生回路５１の構成は限定されない。高周波発生回路５１は、制御回路６からの指令に応じて、高周波電圧を発生させる。

カップリングコイル５２は、整流回路４より出力される直流電圧に、高周波発生回路５１より出力される高周波電圧を重畳する。カップリングコイル５２は、互いに磁気結合される一次コイルおよび二次コイルを備える。一次コイルは、高周波発生回路５１の一対の出力端子に接続され、高周波発生回路５１より出力される高周波電圧を印加される。二次コイルは、一方の端子がスタート回路５の負極側入力端子ｃに接続され、他方の端子がスイッチ５５に接続され、整流回路４より出力される直流電圧を印加される。カップリングコイル５２は、一次コイルに入力される高周波電圧を、一次コイルと二次コイルとの巻数比に応じた高周波電圧（例えば、数ｋＶ〜十数ｋＶ程度）に昇圧して、二次コイル側に出力する。高周波発生回路５１が出力する高周波電圧は、カップリングコイル５２によって昇圧され、整流回路４より出力される直流電圧に重畳される。溶接電極の先端と被加工物Ｗとの間に、非常に高い高周波電圧が印加されることにより、絶縁が破壊されて、アークが発生する。これにより、溶接電極の先端と被加工物Ｗとの間に電流経路が形成され、溶接電源装置Ａ１から溶接用の直流電力が供給される。高周波発生回路５１およびカップリングコイル５２が、本発明の「高周波スタート回路」に相当する。

ブロックダイオード５４は、カップリングコイル５２の２次コイルに対して並列に接続され、アノード端子がスイッチ５５に接続され、カソード端子がスタート回路５の負極側入力端子ｃに接続される。ブロックダイオード５４は、負極側入力端子ｃからスイッチ５５に電流が逆流することを防止する。

高電圧発生回路５３は、溶接開始時に、直流高電圧を発生させて出力する回路である。高電圧発生回路５３は、所定の直流高電圧（例えば、数ｋＶ程度）を出力する。高電圧発生回路５３は、例えばトランスと整流回路とを用いた公知の高電圧発生回路である。なお、高電圧発生回路５３の構成は限定されない。高電圧発生回路５３は、制御回路６からの指令に応じて、直流高電圧を発生させる。高電圧発生回路５３は、正極側の出力端子がブロックダイオード５４のカソード端子に接続され、負極側の出力端子がブロックダイオード５４のアノード端子に接続される。溶接電極の先端と被加工物Ｗとの間に、高電圧発生回路５３が出力する直流高電圧が印加されることにより、絶縁が破壊されて、アークが発生する。これにより、溶接電極の先端と被加工物Ｗとの間に電流経路が形成され、溶接電源装置Ａ１から溶接用の直流電力が供給される。高電圧発生回路５３およびブロックダイオード５４が、本発明の「高電圧スタート回路」に相当する。本実施形態では、スタート回路５において、高周波スタート回路と高電圧スタート回路とが並列接続されている。

スイッチ５５は、出力端子ａが、カップリングコイル５２の二次コイルに接続した状態と、高電圧発生回路５３およびブロックダイオード５４に接続した状態とを切り替えるスイッチである。出力端子ａがカップリングコイル５２の二次コイルに接続した場合、スタート回路５は、高周波発生回路５１およびカップリングコイル５２を備える高周波スタート回路が高周波スタート方式によりアークを発生させるための第１接続状態になる。一方、出力端子ａが高電圧発生回路５３およびブロックダイオード５４に接続した場合、スタート回路５は、高電圧発生回路５３およびブロックダイオード５４を備える高電圧スタート回路が高電圧スタート方式によりアークを発生させるための第２接続状態になる。スイッチ５５は、制御回路６によって制御され、第１接続状態と第２接続状態とを切り替える。本実施形態では、スイッチ５５は、出力端子ａとカップリングコイル５２の二次コイルとの接続を開閉する電磁開閉器と、出力端子ａと高電圧発生回路５３およびブロックダイオード５４との接続を開閉する電磁開閉器とを備える。なお、スイッチ５５の構成は限定されない。ただし、溶接時にはスイッチ５５にも溶接電流が流れるので、スイッチ５５は溶接電流（例えば数百Ａ）に耐えられる必要がある。スイッチ５５が本発明の「切替部」に相当する。

バイパスコンデンサ５６は、高周波成分を迂回させるものであり、高周波発生回路５１が出力する高周波電圧が整流回路４に印加されることを防止する。本実施形態では、バイパスコンデンサ５６は、２つのコンデンサを直列接続して、２つのコンデンサの接続点をグランドに接続したものである。なお、バイパスコンデンサ５６の構成は限定されない。バイパスコンデンサ５６の一方の端子はスタート回路５の負極側入力端子ｃに接続され、他方の端子は正極側入力端子ｄに接続される。

操作部７１は、操作手段を備えており、作業者による操作手段の操作を操作信号として制御回路６に出力する。操作部７１は、操作手段の１つとして、図示しないスタート方式切替ボタンを備える。スタート方式切替ボタンは、アークのスタート方式を高電圧スタート方式と高周波スタート方式とで切り替えるための操作手段である。操作部７１は、作業者によってスタート方式切替ボタンが押圧されるたびに、操作信号を制御回路６に出力する。なお、操作部７１は他の操作手段も備えるが、説明を省略する。

表示部７２は、各種表示を行うものであり、表示装置を備える。表示装置は、例えば液晶ディスプレイであってもよいし、７セグメントディスプレイなどの簡易な表示装置であってもよい。表示部７２は、制御回路６からの指令に応じて、表示装置に表示を行う。本実施形態では、表示部７２は、現在設定されているスタート方式が高周波スタート方式であるか高電圧スタート方式であるかを表示する。

制御回路６は、溶接電源装置Ａ１を制御するための回路であり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御回路６は、溶接電源装置Ａ１の出力電流をフィードバック制御するために、インバータ回路２を制御する。具体的には、制御回路６は、図示しない電流センサから入力される溶接電源装置Ａ１の出力電流と目標電流との偏差に基づいて、ＰＷＭ制御によりインバータ回路２のスイッチング素子を制御するための出力制御駆動信号を生成して、インバータ回路２に出力する。

また、制御回路６は、操作部７１から入力されるスタート方式切替ボタンの操作信号に基づいて、スタート回路５を第１接続状態（高周波スタート方式）と第２接続状態（高電圧スタート方式）とで切り替える。具体的には、制御回路６は、スタート方式切替ボタンの操作信号が入力されるたびに、設定されるスタート方式を、高周波スタート方式と高電圧スタート方式とで切り替える。そして、制御回路６は、設定されたスタート方式に応じて、スイッチ５５の接続状態を切り替える。制御回路６は、高周波スタート方式が設定された場合、スタート回路５を第１接続状態に切り替え、高電圧スタート方式が設定された場合、スタート回路５を第２接続状態に切り替える。また、制御回路６は、表示部７２に、現在設定されているスタート方式を表示させる。制御回路６は設定されたスタート方式に応じてスイッチ５５の接続状態を切り替えるので、スタート方式の表示は、スタート回路５の接続状態も示すものである。作業者は、表示部７２による表示を見ることで、現在設定されているスタート方式を認識できる。そして、作業者は、スタート方式切替ボタンを操作することで、設定されているスタート方式を変更して、スタート回路５を所望の接続状態に変更する。なお、制御回路６は、溶接が開始された後は溶接が終了するまで、操作部７１からスタート方式切替ボタンの操作信号を入力されても、スタート方式の設定を切り替えない。つまり、スタート方式切替ボタンの操作を受け付けない。これにより、溶接の途中で誤ってスタート方式切替ボタンを操作した場合でも、第１接続状態と第２接続状態とが切り替ることを防止できる。また、制御回路６は、溶接が開始された後は溶接電源装置Ａ１の電源が切断されるまで、スタート方式切替ボタンの操作を受け付けないようにしてもよい。

また、制御回路６は、アーク溶接開始時や溶接中にアーク切れが発生してアークを再発生させる時などに、スタート回路５に、アークスタートの指令を出力する。具体的には、制御回路６は、高周波スタート方式が設定されている場合（スタート回路５が第１接続状態の場合）は、高周波発生回路５１に高周波電圧を発生させる指令を行う。一方、高電圧スタート方式が設定されている場合（スタート回路５が第２接続状態の場合）は、高電圧発生回路５３に直流高電圧を発生させる指令を行う。また、制御回路６は、アーク発生が確認された場合、高周波電圧または直流高電圧の発生を停止させる指令を行う。例えば、制御回路６は、高周波電圧の発生を指令するハイレベル信号と高周波電圧の発生の停止を指令するローレベル信号とからなる２値信号を高周波発生回路５１に出力し、直流高電圧の発生を指令するハイレベル信号と直流高電圧の発生の停止を指令するローレベル信号とからなる２値信号を高電圧発生回路５３に出力することで、スタート回路５を制御する。なお、制御回路６がスタート回路５を制御するための信号は限定されず、ハイレベル信号とローレベル信号とが反対であってもよい。

図２は、アークスタート時の電流経路を説明するための図である。図２（ａ）は、スタート回路５が第１接続状態であり、高周波スタート方式でアークを発生させる場合の高周波電流の電流経路を示している。図２（ｂ）は、スタート回路５が第２接続状態であり、高電圧スタート方式でアークを発生させる場合の電流経路を示している。なお、図２においては、整流平滑回路１、インバータ回路２、およびトランス３の一次コイル３ａの記載を省略している。

第１接続状態の場合、図２（ａ）に示すように、出力端子ａがカップリングコイル５２の二次コイルに接続しており、高周波発生回路５１が高周波電圧を出力する。したがって、高周波電流の電流経路は、破線矢印に示すように、高周波発生回路５１からバイパスコンデンサ５６を経由した経路になる。したがって、高周波発生回路５１から出力された高周波電圧が整流回路４に印加されることを防止できる。また、高電圧発生回路５３およびブロックダイオード５４は回路から切り離された状態になるので、高周波電圧が高電圧発生回路５３およびブロックダイオード５４に印加されることを防止できる。

第２接続状態の場合、図２（ｂ）に示すように、出力端子ａが高電圧発生回路５３およびブロックダイオード５４に接続しており、高電圧発生回路５３が直流高電圧を出力する。したがって、直流電流の電流経路は、破線矢印に示す経路になる。この場合、溶接電極の先端と被加工物Ｗとの間に印加される直流高電圧は、バイパスコンデンサ５６による影響を受けない。

次に、本実施形態に係る溶接電源装置Ａ１の使用方法について、図３を参照して説明する。図３は、溶接電源装置Ａ１の設定処理の一例を示すフローチャートである。作業者は、溶接電源装置Ａ１を使用するときに、溶接電源装置Ａ１を起動させた後、溶接作業を開始する前に、当該設定処理を行う。

まず、作業者は、周囲に高周波ノイズによる影響を受ける機器が存在するか否かを判別する（Ｓ１）。周囲に高周波ノイズによる影響を受ける機器が存在する場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、作業者は、表示部７２を確認して、現在設定されているスタート方式が高電圧スタート方式（第２接続状態）であるか否かを判別する（Ｓ２）。高電圧スタート方式（第２接続状態）である場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、作業者は、接続状態の切り替えを行わない。一方、高周波スタート方式（第１接続状態）である場合（Ｓ２：ＮＯ）、作業者は、スタート方式切替ボタンを押圧することで、スタート回路５を第２接続状態に切り替える（Ｓ３）。

ステップＳ１において、周囲に高周波ノイズによる影響を受ける機器が存在しない場合（Ｓ１：ＮＯ）、作業者は、表示部７２を確認して、現在設定されているスタート方式が高周波スタート方式（第１接続状態）であるか否かを判別する（Ｓ４）。高周波スタート方式（第１接続状態）である場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、作業者は、接続状態の切り替えを行わない。一方、高電圧スタート方式（第２接続状態）である場合（Ｓ４：ＮＯ）、作業者は、スタート方式切替ボタンを押圧することで、スタート回路５を第１接続状態に切り替える（Ｓ５）。なお、図３のフローチャートに示す設定処理は一例であって、溶接電源装置Ａ１の使用方法は上述したものに限定されない。

次に、本実施形態に係る溶接電源装置Ａ１の作用および効果について説明する。

本実施形態によると、スイッチ５５は、作業者によるスタート方式切替ボタンの操作に応じて接続状態を切り替えられることで、スタート回路５を第１接続状態と第２接続状態とで切り替える。作業者は、例えば、周囲に高周波ノイズによる影響を受ける機器が存在する場合は、スタート回路５を第２接続状態に切り替えることができる。この場合、制御回路６は、高電圧発生回路５３に直流高電圧を発生させて、高電圧スタート方式でアークを発生させる。高電圧スタート方式の場合、高周波ノイズが発生しないので、溶接電源装置Ａ１は、高周波ノイズによる他の機器への影響を防止できる。また、作業者は、周囲に高周波ノイズによる影響を受ける機器が存在しない場合は、スタート回路５を第１接続状態に切り替えることができる。この場合、制御回路６は、高周波発生回路５１に高周波電圧を発生させて、高周波スタート方式でアークを発生させる。高周波スタート方式はアークスタート性がよいので、溶接電源装置Ａ１は、アークスタートの失敗を抑制できる。溶接電源装置Ａ１は、作業環境に応じて、高電圧スタート方式と高周波スタート方式とを切り替えてアークを発生できる。したがって、高電圧スタート方式の溶接電源装置と高周波スタート方式の溶接電源装置の両方を用意する場合と比較して、省スペース化および低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態によると、第１接続状態の場合、高周波発生回路５１が出力する高周波電流の電流経路は、高周波発生回路５１からバイパスコンデンサ５６を経由した経路になる（図２（ａ）参照）。したがって、高周波発生回路５１から出力された高周波電圧が整流回路４に印加されることを防止できる。また、高電圧発生回路５３およびブロックダイオード５４は回路から切り離された状態になるので、高周波電圧が高電圧発生回路５３およびブロックダイオード５４に印加されることを防止できる。一方、第２接続状態の場合、高電圧発生回路５３が出力する直流高電圧は、溶接電極の先端と被加工物Ｗとの間に印加され、バイパスコンデンサ５６による影響を受けない（図２（ｂ）参照）。したがって、溶接電極の先端と被加工物Ｗとの間に印加される直流高電圧がバイパスコンデンサ５６によって低下することによるアークスタート性の悪化を防止できる。

また、本実施形態によると、表示部７２は、現在設定されているスタート方式が高周波スタート方式であるか高電圧スタート方式であるかを表示する。作業者は、表示部７２による表示を見ることで、現在設定されているスタート方式を認識できる。したがって、作業者は、スタート方式切替ボタンを操作して、スタート方式を所望のスタート方式に変更できる。

なお、本実施形態においては、作業者が操作部７１の操作手段を操作することで、スタート方式を高周波スタート方式と高電圧スタート方式とで切り替える場合について説明したが、これに限られない。例えば、溶接電源装置Ａ１を制御する上位の制御装置が、スタート方式を切り替えてもよい。

また、本実施形態においては、スイッチ５５がスタート回路５の出力端側に配置されている場合について説明したが、これに限られない。例えば、図４に示すように、スイッチ５５は、スタート回路５の入力端側に配置されてもよい。なお、スイッチ５５は、スタート回路５の出力端側および入力端側にそれぞれ配置されてもよい。

〔第２実施形態〕
図５は、第２実施形態に係る溶接電源装置Ａ２を示すブロック図であり、溶接システムの全体構成を示している。同図において、溶接電源装置Ａ１（図１参照）と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

本実施形態に係る溶接電源装置Ａ２は、高電圧発生回路５３の正極側の出力端子が、ブロックダイオード５４のカソード端子ではなく、溶接電源装置Ａ２の出力端子ｂに接続している点で溶接電源装置Ａ１と異なる。第２接続状態の場合、高電圧発生回路５３は、スタート回路５の出力端子間（溶接電源装置Ａ２の出力端子ａ，ｂ間）に並列接続された状態になる。なお、本実施形態の場合、ブロックダイオード５４は設けなくてもよい。

本実施形態においても、第２接続状態の場合に、高電圧発生回路５３が出力する直流高電圧を、溶接電極の先端と被加工物Ｗとの間に印加できる。したがって、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

〔第３実施形態〕
図６は、第３実施形態に係る溶接電源装置Ａ３を示すブロック図であり、溶接システムの全体構成を示している。同図において、溶接電源装置Ａ１（図１参照）と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

本実施形態に係る溶接電源装置Ａ３は、スイッチ５５を備えない点で溶接電源装置Ａ１と異なる。溶接電源装置Ａ３は、出力端子ａとは別に出力端子ａ’を備える。出力端子ａはカップリングコイル５２の二次コイルの他方の端子（負極側入力端子ｃに接続される端子とは異なる端子）に接続し、出力端子ａ’はブロックダイオード５４のアノード端子に接続する。そして、溶接トーチＢのケーブルが出力端子ａと出力端子ａ’のどちらに接続されるかによって、スタート回路５の接続状態が切り替る。すなわち、溶接トーチＢのケーブルが出力端子ａに接続された場合、スタート回路５は、第１接続状態になり、溶接トーチＢのケーブルが出力端子ａ’に接続された場合（図６において破線で示す）、スタート回路５は、第２接続状態になる。したがって、作業者は、溶接トーチＢのケーブルを、出力端子ａと出力端子ａ’のどちらに接続するかで、第１接続状態と第２接続状態とを切り替える。本実施形態では、出力端子ａ、出力端子ａ’および溶接トーチＢのケーブルが、本発明の「切替部」に相当する。本実施形態では、作業者は、操作部７１の操作により、制御回路６に高周波スタート方式または高電圧スタート方式を設定して、該当する出力端子（ａまたはａ’）に溶接トーチＢのケーブルを接続する。制御回路６は、設定されたスタート方式に応じて、高周波発生回路５１または高電圧発生回路５３に、アークスタートの指令を出力する。なお、制御回路６は、操作部７１の操作に応じてスタート方式を設定するのではなく、溶接トーチＢのケーブルが出力端子ａと出力端子ａ’のどちらに接続されたかを検出して、検出結果に応じてスタート方式を設定してもよい。

本実施形態においても、スタート回路５の接続状態を、第１接続状態と第２接続状態とで切り替えることができる。したがって、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

〔第４実施形態〕
図７は、第４実施形態に係る溶接電源装置Ａ４を示すブロック図であり、溶接システムの全体構成を示している。同図において、溶接電源装置Ａ１（図１参照）と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

本実施形態に係る溶接電源装置Ａ４は、高周波スタート回路と高電圧スタート回路とが直列接続されている点で溶接電源装置Ａ１と異なる。

本実施形態において、ブロックダイオード５４は、アノード端子がカップリングコイル５２の二次コイルの一方の端子に接続され、カソード端子がスタート回路５の負極側入力端子ｃに接続される。また、カップリングコイル５２の二次コイルの他方の端子は、出力端子ａに接続される。すなわち、負極側入力端子ｃと出力端子ａとの間に、ブロックダイオード５４とカップリングコイル５２の２次コイルとが、ブロックダイオード５４を上流側にして、直列接続される。

そして、ブロックダイオード５４とカップリングコイル５２の２次コイルとの接続点ｅと、正極側入力端子ｄと出力端子ｂとを接続する接続線ｆとの間に、バイパスコンデンサ回路５９が接続される。バイパスコンデンサ回路５９は、第１実施形態に係るバイパスコンデンサ５６にスイッチ５５１が直列接続された回路である。スイッチ５５１が閉路された場合、スタート回路５は、接続点ｅと接続線ｆとの間でバイパスコンデンサ５６が導通する状態になる。この場合、高周波発生回路５１が高周波電圧を出力しても、高周波電流はバイパスコンデンサ５６を経由して流れる。したがって、高周波発生回路５１から出力された高周波電圧が整流回路４、高電圧発生回路５３およびブロックダイオード５４に印加されることを防止できる。つまり、スイッチ５５１が閉路された状態は、高周波スタート回路によってアークを発生させるための第１接続状態である。一方、スイッチ５５１が開路された場合、スタート回路５は、バイパスコンデンサ５６が切り離された状態になる。この場合、高電圧発生回路５３が直流高電圧を出力しても、溶接電極の先端と被加工物Ｗとの間に印加される直流高電圧は、バイパスコンデンサ５６による影響を受けない。つまり、スイッチ５５１が開路された状態は、高電圧スタート回路によってアークを発生させるための第２接続状態である。スイッチ５５１は、制御回路６によって制御され、第１接続状態と第２接続状態とを切り替える。本実施形態では、スイッチ５５１は電磁開閉器である。なお、スイッチ５５１の構成は限定されない。本実施形態では、スイッチ５５１が本発明の「切替部」に相当する。

溶接電源装置において、高周波スタート回路と高電圧スタート回路とを両方取り込んだ回路を設計すると、高周波スタート回路と高電圧スタート回路とを直列接続したものが考えられる。しかし、高周波発生回路５１より出力される高周波電圧から高電圧発生回路５３などを保護するためには、バイパスコンデンサ５６を接続する必要がある。一方、バイパスコンデンサ５６を接続した場合、溶接電極の先端と被加工物Ｗとの間に、高電圧発生回路５３から出力される直流高電圧を印加できなくなる。高周波電圧から高電圧発生回路５３などを保護し、かつ、溶接電極の先端と被加工物Ｗとの間に適切に直流高電圧を印加するために、溶接電源装置Ａ５では、バイパスコンデンサ回路５９を追加している。

本実施形態においても、スイッチ５５１の切り替えによって、スタート回路５を第１接続状態と第２接続状態とで切り替えることができる。第１接続状態の場合、高周波発生回路５１が出力する高周波電流の電流経路は、高周波発生回路５１からバイパスコンデンサ５６を経由した経路になる。したがって、高周波発生回路５１から出力された高周波電圧が、整流回路４、高電圧発生回路５３およびブロックダイオード５４に印加されることを防止できる。一方、第２接続状態の場合、高電圧発生回路５３が出力する直流高電圧は、溶接電極の先端と被加工物Ｗとの間に印加され、バイパスコンデンサ５６による影響を受けない。したがって、溶接電極の先端と被加工物Ｗとの間に印加される直流高電圧がバイパスコンデンサ５６によって低下することによるアークスタート性の悪化を防止できる。したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、上記第１〜第４実施形態では、溶接電源装置Ａ１〜Ａ４をＴＩＧ溶接システムに用いた場合について説明したが、これに限られない。本発明に係る溶接電源装置は、その他の半自動溶接システムにも用いることができる。また、本発明に係る溶接電源装置は、ロボットによる全自動溶接システムにも用いることができるし、被覆アーク溶接システムにも用いることができる。

本発明に係る溶接電源装置および当該溶接電源装置を用いた溶接方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る溶接電源装置および当該溶接電源装置を用いた溶接方法の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４：溶接電源装置
１ ：整流平滑回路
２ ：インバータ回路
３ ：トランス
３ａ ：一次コイル
３ｂ ：二次コイル
４ ：整流回路
５ ：スタート回路
５１ ：高周波発生回路
５２ ：カップリングコイル
５３ ：高電圧発生回路
５４ ：ブロックダイオード
５５，５５１：スイッチ
５６ ：バイパスコンデンサ
５９ ：バイパスコンデンサ回路
ｃ ：負極側入力端子
ｄ ：正極側入力端子
ｅ ：接続点
ｆ ：接続線
６ ：制御回路
７１ ：操作部
７２ ：表示部
８ ：インバータ回路
Ｑ１〜Ｑ４：スイッチング素子
ａ，ｂ ：出力端子
Ｂ ：溶接トーチ
Ｄ ：商用電源
Ｗ ：被加工物

Claims (5)

1. 溶接開始時に溶接電極と被加工物との間にアークを発生させるスタート回路を備える溶接電源装置であって、
   前記スタート回路は、
   前記溶接電極と前記被加工物との間に高周波電圧を印加することでアークを発生させる高周波スタート回路と、
   前記溶接電極と前記被加工物との間に直流高電圧を印加することでアークを発生させる高電圧スタート回路と、
   前記スタート回路を、前記高周波スタート回路によってアークを発生させる第１接続状態と、前記高電圧スタート回路によってアークを発生させる第２接続状態とで切り替える切替部と、
   を備えることを特徴とする溶接電源装置。
2. 前記高周波スタート回路と前記高電圧スタート回路とが並列接続され、
   前記高周波スタート回路の入力側に接続されるバイパスコンデンサをさらに備え、
   前記切替部は、前記高電圧スタート回路を切り離すことで前記第１接続状態とし、前記高周波スタート回路を切り離すことで前記第２接続状態とする、
   請求項１に記載の溶接電源装置。
3. 前記高電圧スタート回路が前記高周波スタート回路の上流側に直列接続され、
   前記高電圧スタート回路と前記高周波スタート回路との接続点に接続されるバイパスコンデンサをさらに備え、
   前記切替部は、前記バイパスコンデンサを導通させることで前記第１接続状態とし、前記バイパスコンデンサを切り離すことで前記第２接続状態とする、
   請求項１に記載の溶接電源装置。
4. 前記スタート回路が前記第１接続状態であるか、前記第２接続状態であるかを示す表示を行う表示部をさらに備える、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の溶接電源装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の溶接電源装置を用いた溶接方法であって、
   周囲に高周波ノイズによる影響を受ける機器が存在する場合、前記スタート回路を、前記切替部によって前記第２接続状態に切り替える工程と、
   周囲に高周波ノイズによる影響を受ける機器が存在しない場合、前記スタート回路を、前記切替部によって前記第１接続状態に切り替える工程と、
   を備えることを特徴とする溶接方法。

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