JP2504070B2

JP2504070B2 - 交流ア―ク溶接機

Info

Publication number: JP2504070B2
Application number: JP23437887A
Authority: JP
Inventors: 等河野; 満弘林
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1987-09-18
Filing date: 1987-09-18
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2011-06-05
Also published as: JPS6475174A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、アルミニウム溶接等に用いて好適な交流
アーク溶接機に関する。

「従来の技術」従来、アルミニウム溶接の方法として、逆極性TIG溶
接法および正極性TIG溶接法が知られている。前者の方
法は、被溶接材表面の酸化被膜を除去する、いわゆるク
リーニング作用があるが、電極の消耗が大きく、また被
溶接材への溶込みが浅いという欠点がある。一方、後者
の方法は被溶接材への溶込みが深い利点があるが、クリ
ーニング作用がないため、融合不良や気孔等の欠陥が生
じ易い欠点がある。また、これらの方法をミックスした
方法として、電極と被溶接材の極性を交互に変化させる
交流TIG溶接法も知られている。この方法によれば、ク
リーニング作用が得られるとともに、溶込み深さも逆極
性TIG溶接法より深くなるが、電極の消耗が大きい問題
がある。

「発明が解決しようとする問題点」近年、以上の各問題を解決する方法として、電極の数
を複数とする多電極溶接法が開発された（特開昭54−39
338号公報，特開昭56−111576号公報，特開昭134268号
公報参照）。しかしながら、従来の多電極溶接法を用い
た装置は、構成が複雑になる欠点があった。

この発明は、多電極溶接法を用い、しかも、構成が簡
単な交流アーク溶接機を提供することを目的としてい
る。

「問題点を解決するための手段」この発明は、近接配置された第1,第２の電極を被溶接
材に接近させ、前記第1,第２の電極と前記被溶接材との
間にアークを発生させて溶接を行う交流アーク溶接機に
おいて、第１のダイオードのアノードと第２のダイオー
ドのカソードとを接続し、第３のダイオードのアノード
と第４のダイオードのカソードとを接続し、第５のダイ
オードのアノードと第６のダイオードのカソードとを接
続し、前記第1,第3,第５のダイオードの各カソードを共
通接続して直流電源の正電圧を供給し、前記第2,第4,第
６のダイオードのアノードを共通接続して前記直流電源
の負電圧を供給し、前記第２〜第５のダイオードの各々
に並列に第１〜第４のスイッチング手段を接続し、前記
第1,第２のダイオードの共通接続点、前記第3,第４のダ
イオードの共通接続点、前記第5,第６のダイオードの共
通接続点を各々前記第１の電極，前記被溶接材，前記第
２の電極に接続したことを特徴としている。

「作用」この発明によれば、交流アーク溶接機の電源部を、６
個のダイオードと４個のスイッチング手段とから構成す
ることができ、構成が非常に簡単になる。

「実施例」以下、図面を参照してこの発明の一実施例について説
明する。第１図はこの発明の一実施例の構成を示す回路
図である。この図において、１は直流定電圧電源による
主電源、２は直流定電圧電源によるバイアス電源であ
る。３〜８は各々ダイオードであり、ダイオード３〜５
のカソードが共通接続されて主電源１のプラス端子に、
ダイオード６〜８のアノードが共通接続されて主電源１
のマイナス端子に各々接続され、また、ダイオード３の
アノードとダイオード６のカソード、ダイオード４のア
ノードとダイオード７のカソード、ダイオード５のアノ
ードとダイオード８のカソードが各々接続されている。
９〜12はトランジスタ等のスイッチング素子であり、ダ
イオード４〜７に各々並列に接続されており、制御回路
13によってオン／オフ制御される。14は被溶接材、15は
被溶接材14の溶接部位に近接される、先端部が円錐状に
形成された第１電極、16は第１電極15を囲むように円筒
状に形成された第２電極である。17は第１電極15および
第２電極16を囲むシールドノズルであり、このシールド
ノズル17から被溶接材14へ向けてアルゴンガスが吹き付
けられ、これにより、溶接部位がアルゴンガス雰囲気と
される。18はアークスタータであり、起動時において高
圧交流電圧を発生して第1,第２電極15,16間にアークを
発生させる。

次に、上述した回路の動作を第２図のタイミング図お
よび第３図，第４図の説明図を参照して説明する。な
お、第２図において、ハッチングはスイッチング素子ま
たはダイオードのオン期間を示す。

溶接を行う場合、操作者は、まずスタートスイッチ
（図示略）をオンとする。スタートスイッチがオンとさ
れると、アークスタータ18が起動され、第１電極15,第
２電極16間にアークが発生し、バイアス電流Ibが流れる
（第３図（イ）参照）。以後、この第１電極，第２電極
間のアークは、溶接停止スイッチが押されるまで継続さ
れ、また、バイアス電流Ibは、第２図（ヌ）に示すよう
に連続して流れる。また、スタートスイッチがオンとさ
れると、制御回路13が起動され、以後スイッチング素子
９〜12がオン／オフ駆動される（第２図（イ），
（ロ），（ホ），（ヘ）参照）。また、スタートスイッ
チがオンされると、シールドノズル17の先端からアルゴ
ンガスが噴射される。次に操作者は、シールドノズル17
の先端を非溶接材14に近付ける。シールドノズル17の先
端が一定距離まで非溶接材14に近付くと、第1,第２電極
15,16と非溶接材14との間にアークが発生し、溶接が開
始される。以下、この溶接の過程を詳述する。

まず、第２図に示す時刻t1においてスイッチング素子
9,11がオンになると、第３図（ロ）に矢印によって示す
経路を通して、逐次増加する溶接電流Iwが流れる（第２
図（リ）参照）。次に、時刻t2においてスイッチング素
子9,11がオフとされると、溶接電流Iwが第３図（ハ）の
経路を通して主電源１に回生され、同電流Iwが期間t1−
t2におけるdi/dtと同様の傾きで減少する。次に時刻t3
において、スイッチング素子９のみが再びオンとされる
と、溶接電流Iwが第３図（ニ）に示す経路で循環し、非
溶接材14および電極15の間の電圧（アーク電圧）と、配
線の抵抗分およびインダクタンス分とによって決まる緩
やかな勾配にしたがって減少する。次に、時刻t4におい
て再びスイッチング素子9,11が共にオンとされると、再
び第３図（ロ）の経路で溶接電流Iwが流れ、以下、上述
した過程が繰り返される。なお、第２図（ハ），（ニ）
にダイオード3,7がオンとなるタイミングを示す。

しかして、上記の過程においては、非溶接材14がプラ
ス、第１電極15がマイナスの極性となり、溶接電流Iw
（アーク電流）が非溶接材14から第１電極15へ向けて流
れる。

上述した時刻t1〜t4と同様の過程を所定回数繰り返す
と、次に、時刻t5においてスイッチング素子10,12がオ
ン（スイッチング素子9,11はオフ）となる。これによ
り、第４図（イ）に示す経路で溶接電流Iwが流れる。こ
の場合、第２電極16がプラス、非溶接材14がマイナスの
極性となり、第２電極16から非応接材14へ向けて溶接電
流Iwが流れる。次に、時刻t6において、スイッチング素
子10,12が共にオフとされると、第４図（ロ）に示す経
路で回生電流が流れ、電流Iwの絶対値が逐次減少する。
次に、時刻t7においてスイッチング素子10が再びオンに
なると、溶接電流Iwが第４図（ハ）に示す経路で循環
し、その絶対値が緩やかに減少する。次に時刻t8におい
て、再びスイッチング素子10,12が共にオンになると、
再び第４図（イ）の経路で溶接電流Iwが流れ、以下、上
記過程が繰り返される。そして、期間t5〜t8と同様の過
程が所定回数繰り返えされると、次に、再び時刻t1〜t4
と同様の過程が繰り返えされる。なお、第２図（ト），
（チ）に、ダイオード4,8がオンとなるタイミングを示
す。

このように、第１図に示す実施例においては、非溶接
材14と第１電極15との間で正極性TIG溶接が行なわれ
る。したがって、非溶接材14への溶込みが深い。また、
第１電極15の消耗が少なく、長期間円錐形状を保つこと
ができる。また、この実施例においては、非溶接材14と
第２電極16との間で逆極性TIG溶接が行なわれる。この
結果、非溶接材14の表面の酸化膜を除去するクリーニン
グ作用が得られる。

なお、上記実施例において、バイアス電源２は設けな
くてもよい。この場合、アークスタータ18を第１図の破
線18aの位置に挿入すればよい。

次に、この発明の第２の実施例を第５図のタイミング
図を参照して説明する。この第２の実施例は、第１図に
おけるスイッチング素子９〜12の制御方法が上述した第
１の実施例と異なるだけであり、全体の構成は第１図の
ものと同様である。

第５図の時刻t11においてスイッチング素子9,11がオ
ンになると、第３図（ロ）の経路で溶接電流Iw流れ、時
刻t12においてスイッチング素子9,11がオフとされる
と、第３図（ハ）の経路で溶接電流Iwが主電源１に回生
され、同電流Iwが逐次減少する。そして、時刻t13にお
いて電流Iwが０となる。次に、時刻t14になると、再び
スイッチング素子9,11がオンとなり、溶接電流Iwが流
れ、以下、上記の過程が繰り返される。次に、時刻t15
になると、スイッチング素子10,12がオンとなり、第４
図（イ）の経路で溶接電流Iwが流れ、次に時刻t16にな
ると、スイッチング素子10,12がオフとされ、溶接電流I
wが主電源１に回生される。次に、時刻t18になると、ス
イッチング素子10,12が再びオンとされ、以下、上記過
程が繰り返えされる。

このように、上記の実施例においては、溶接電流Iwか
間欠的に流れる。しかし、バイアス電流Ibは常時流れて
おり、したがって、第1,第２電極15,16間には常時アー
クが発生している。そして、このアークにより、その周
囲が高温に保たれ、非溶接材114と電極15,16との間にシ
ールドガス（アルゴンガス）がイオン化されている。こ
れにより、電極15,16と非溶接材14との間に高圧を印加
することなく、容易にアークを発生させることができ
る。

「発明の効果」以上説明したように、この発明によれば、クリーニン
グ作用が得られ、溶込み深さも充分であり、さらに電極
消耗の問題も解決した交流アーク溶接機を、簡単な構成
によって実現することができる利点がある。また、この
発明によれば、アークを継続させるためのバイアス電源
を、主電源との干渉を考慮することなく簡単に接続する
ことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図は同実施例の動作を説明するためのタイミング
図、第３図，第４図は各々同実施例の動作を説明するた
めの説明図、第５図はこの発明の他の実施例を説明する
ためのタイミング図である。１……主電源、２……バイアス電源、３〜８……ダイオ
ード、９〜12……スイッチング素子、14……非溶接材15
……第１電極、16……第２電極。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】近接配置された第1,第２の電極を被溶接材
に接近させ、前記第1,第２の電極と前記被溶接材との間
にアークを発生させて溶接を行う交流アーク溶接機にお
いて、第１のダイオードのアノードと第２のダイオード
のカソードとを接続し、第３のダイオードのアノードと
第４のダイオードのカソードとを接続し、第５のダイオ
ードのアノードと第６のダイオードのカソードとを接続
し、前記第1,第3,第５のダイオードの各カソードを共通
接続して直流電源の正電圧を供給し、前記第2,第4,第６
のダイオードのアノードを共通接続して前記直流電源の
負電圧を供給し、前記第２〜第５のダイオードの各々に
並列に第１〜第４のスイッチング手段を接続し、前記第
1,第２のダイオードの共通接続点、前記第3,第４のダイ
オードの共通接続点、前記第5,第６のダイオードの共通
接続点を各々前記第１の電極，前記被溶接材，前記第２
の電極に接続したことを特徴とする交流アーク溶接機。
【請求項２】前記第1,第２のダイオードの共通接続点
と、前記第5,第６のダイオードの共通接続点との間に直
流バイアス電流源を接続してなる特許請求の範囲第１項
記載の交流アーク溶接機。
【請求項３】前記第２の電極の先端形状を、前記第１の
電極の先端を取り囲む形状としたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項または第２項記載の交流アーク溶接
機。