JP2631178B2 - DC arc welding equipment and plasma cutting equipment - Google Patents
DC arc welding equipment and plasma cutting equipmentInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電極と母材の間に非接
触で直流アークを発生させ、電波障害をなくした直流ア
ーク溶接装置およびプラズマ切断装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a direct current arc welding apparatus and a plasma cutting apparatus in which a direct current arc is generated in a non-contact manner between an electrode and a base material to eliminate radio wave interference.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、直流アーク溶接装置およびプラズ
マ切断装置(以下、溶接装置という)においては、特開
平1−154870号公報に示されたように、アーク起
動時にのみ電極と母材の間に高周波電力を印加して非接
触でアーク起動させるようにしている。2. Description of the Related Art Conventionally, in a direct current arc welding apparatus and a plasma cutting apparatus (hereinafter, referred to as a welding apparatus), as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-154870, only when an arc is started, a distance between an electrode and a base material is increased. High-frequency power is applied to start the arc in a non-contact manner.
【0003】以下、この種の溶接装置の構成について図
7を参照しながら説明する。図において、装置が駆動さ
れるとスイッチ21が閉路されて高周波発生装置22か
ら高周波電力がカップリングコイル23に給電される。
これにより、カップリングコイル23は直流電源装置2
4から電極25と母材26に給電される直流電力に高周
波電力を重畳する。そして、高周波電力により図8に示
したt1 でアーク起動され、直流電源装置24からの給
電電力により定常アークが形成される。このアーク発生
を出力電圧検出回路27が検出して高周波出力信号回路
28に信号を送り、スイッチ21を開路して図8で示し
たt2 で高周波発生装置22の動作を停止させるように
している。そして、再点弧失敗時にのみ高周波電力を発
生して、常にアーク切れのない安定した交流電流を母材
と電極26の間に給電することができるというものであ
る。なお、図8では電圧の状態を模式的に示している。 Hereinafter, the configuration of this type of welding apparatus will be described with reference to FIG. In the figure, when the device is driven, the switch 21 is closed and high frequency power is supplied from the high frequency generator 22 to the coupling coil 23.
Thereby, the coupling coil 23 is connected to the DC power supply 2
The high frequency power is superimposed on the DC power supplied from 4 to the electrode 25 and the base material 26. Then, the arc is started at t 1 shown in FIG. 8 by the high frequency power, and a steady arc is formed by the power supplied from the DC power supply 24. The output voltage detection circuit 27 detects this arc and sends a signal to the high frequency output signal circuit 28 to open the switch 21 and stop the operation of the high frequency generator 22 at t 2 shown in FIG. . Then, high-frequency power is generated only when re-ignition has failed, and a stable alternating current without arc break can always be supplied between the base material and the electrode 26. FIG. 8 schematically shows a voltage state.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このような従来の構成
の溶接装置では、アーク起動を高周波電力で行うため、
図9に示したように高周波電圧が再点弧ごとに発生し、
無負荷時には図4に示したように輻射雑音電界強度が約
50dBμVに達する輻射ノイズを発生するものであっ
た。In such a conventional welding apparatus, the arc is started with high-frequency power.
As shown in FIG. 9, a high-frequency voltage is generated at each re-ignition,
At the time of no load, as shown in FIG. 4, a radiation noise having a radiation noise electric field intensity of about 50 dBμV was generated.
【0005】従って、周辺のテレビやラジオ、あるいは
エレクトロニクス機器への電波障害を与えることはもち
ろん、自ら高周波誤動作を引き起こし、ひいては破壊に
至るということや、高周波勢力が強すぎるために電極表
面を荒し、アーク起動の繰り返し時の起動特性を損ねる
ということがあった。また、中心周波数が約1MHzの
高周波であるため、2次側ケーブルの延長時に高周波が
途中でリークしてトーチの先端まで届かず、図5に示し
たように、延長ケーブルが約50m以上になるとアーク
起動しない等、数々の問題があった。[0005] Therefore, it not only causes radio interference to nearby televisions, radios, or electronic equipment, but also causes high-frequency malfunctions by itself, leading to destruction, and roughening of the electrode surface due to too strong high-frequency power. In some cases, the starting characteristics during repeated arc starting are impaired. Also, since the center frequency is a high frequency of about 1 MHz, when the secondary cable is extended, the high frequency leaks on the way and does not reach the tip of the torch, and as shown in FIG. There were many problems, such as the arc not starting.
【0006】このような問題に対しては、直流電源を用
いてアーク起動する方式のものが有利であり、たとえ
ば、特開昭56−86679号公報に示されたような構
成のものが知られている。In order to solve such a problem, a system in which an arc is started using a DC power supply is advantageous. For example, a system as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-86679 is known. ing.
【0007】この構成のものは、図10に示したよう
に、溶接負荷41の両端に第1の直流電源装置42のリ
アクトル43を介さずに、無負荷時の電圧と出力短絡時
の出力電流との積が12000VA〜75000VAの
電力を第2の直流電源装置44から供給してアーク起動
させ、アーク発生後、スイッチング素子45を開路して
第2の直流電源装置44からの電力を停止させ、第1の
直流電源装置42から溶接負荷41に電力を供給すると
いうもので、これにより、アーク起動特性を改善するこ
とができるというものである。In this configuration, as shown in FIG. 10, the voltage at the time of no load and the output current at the time of output short-circuiting do not pass through the reactor 43 of the first DC power supply 42 at both ends of the welding load 41. The power of 12000 VA to 75000 VA is supplied from the second DC power supply 44 to start the arc, and after the arc is generated, the switching element 45 is opened to stop the power from the second DC power supply 44, Electric power is supplied from the first DC power supply device 42 to the welding load 41, whereby the arc starting characteristics can be improved.
【0008】しかし、この構成のものは、電極と母材を
接触させて大電力を供給し、そのジュール熱によってア
ーク起動させる接触アーク起動の直流アーク溶接機であ
って、非接触アーク起動の直流アーク溶接装置に適用で
きるものではなかった。However, this configuration is a contact-arc-activated DC arc welding machine in which a large power is supplied by bringing an electrode into contact with a base material and an arc is activated by the Joule heat. It was not applicable to arc welding equipment.
【0009】本発明は上記課題を解決するもので、アー
ク起動時の輻射ノイズをなくすることができるととも
に、2次側ケーブルを長く延長しても確実にアーク起動
することができる直流アーク溶接装置およびプラズマ切
断装置を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems, and can eliminate a radiation noise at the time of starting an arc and can reliably start an arc even when a secondary cable is extended for a long time. And a plasma cutting device.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、電極と母材の間に直流電流を給電する第1
の直流電源装置と、前記第1の直流電源装置と並列に接
続され前記電極と母材間に高電圧を印加する垂下特性型
の第2の直流電源装置とを備え、アーク起動時には前記
第2の直流電源装置から前記電極と母材間に高電圧を印
加し、アーク発生後は前記第2の直流電源装置からの高
電圧の印加を停止するようにしたものである。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a first method for supplying a direct current between an electrode and a base material.
And a second DC power supply of a drooping characteristic type connected in parallel with the first DC power supply and applying a high voltage between the electrode and the base material. A high voltage is applied between the electrode and the base material from the DC power supply device, and the application of the high voltage from the second DC power supply is stopped after an arc is generated.
【0011】また、アーク起動時には前記第2の直流電
源装置から前記電極と母材間に直流高電圧を印加し、ア
ーク発生後は前記第1および第2の直流電源装置から給
電するようにしたものである。Further, at the time of starting the arc, a high DC voltage is applied between the electrode and the base material from the second DC power supply device, and after the arc is generated, power is supplied from the first and second DC power supply devices. Things.
【0012】[0012]
【作用】上記構成において、アーク起動時に電極と母材
との間に第2の直流電源装置から高電圧を給電すること
により、電極と母材の間のエアギャップが絶縁破壊され
てコロナ放電し、アークがトリガされて非接触でアーク
起動される。In the above configuration, when a high voltage is supplied from the second DC power supply between the electrode and the base material at the time of starting the arc, the air gap between the electrode and the base material is broken down to cause corona discharge. , The arc is triggered and the arc is activated in a non-contact manner.
【0013】[0013]
【実施例】以下、本発明の一実施例について図1から図
6を参照しながら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0014】(実施例1)図1において、1は第1の直
流電源装置で、給電回路2a,2bを介して電極3と母
材4に直流電力を給電するものである。5は垂下特性型
の第2の直流電源装置で、第1の直流電源装置1の給電
回路2a,2bに接続され、電極3と母材4に4KV程
度の直流高電圧を印加するものである。6は一方向整流
素子で、その正極側を第1の直流電源装置1側にして第
1の直流電源装置1の正極側の給電回路2bに接続され
ている。そして、第2の直流電源装置5の正極側の給電
回路7が一方整流素子6の負極側に接続されて、第2の
直流電源装置5から給電される高電圧が第1の直流電源
装置1に印加されないようにしている。8はアーク発生
検出手段で、アーク発生による第1の直流電源装置1の
電流あるいは電圧を検出してスイッチ手段9に検出信号
を出力するものである。スイッチ手段9はアーク発生検
出手段8からの信号を入力して第2の直流電源装置5の
入力回路10を遮断するものである。なお、11は起動
信号器で、この操作により第1の直流電源装置1と第2
の直流電源装置5を起動するものである。(Embodiment 1) In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a first DC power supply unit for supplying DC power to the electrodes 3 and the base material 4 via power supply circuits 2a and 2b. Reference numeral 5 denotes a second DC power supply of a drooping characteristic type, which is connected to the power supply circuits 2a and 2b of the first DC power supply 1 and applies a DC high voltage of about 4 KV to the electrode 3 and the base material 4. . Reference numeral 6 denotes a one-way rectifier element, the positive side of which is connected to the first DC power supply 1 side and connected to the power supply circuit 2b on the positive side of the first DC power supply 1. Then, the power supply circuit 7 on the positive side of the second DC power supply 5 is connected to the negative side of the rectifier 6, and the high voltage supplied from the second DC power supply 5 is applied to the first DC power supply 1. Is not applied to Numeral 8 denotes an arc detection means for detecting the current or voltage of the first DC power supply 1 due to the arc and outputting a detection signal to the switch means 9. The switch means 9 is for inputting a signal from the arc occurrence detecting means 8 to cut off the input circuit 10 of the second DC power supply 5. Reference numeral 11 denotes a start signal, and the first DC power supply 1 and the second DC
Is started.
【0015】上記構成において、起動信号器11を操作
すると、スイッチ手段9により直流電源装置5の入力回
路10が閉じられて第1の直流電源装置1と第2の直流
電源装置5が起動し、第1の直流電源装置1からは定常
アークを形成する直流電力が、第2の直流電源装置から
はアーク起動のための、たとえば4KV程度の直流高電
圧が電極3と母材4の間に給電される。この給電によ
り、非接触により形成される電極3と母材4との間のエ
アギャップは直流高電圧によって絶縁破壊されてコロナ
放電し、アーク12がトリガされる。In the above configuration, when the start signal 11 is operated, the input circuit 10 of the DC power supply 5 is closed by the switch means 9 and the first DC power supply 1 and the second DC power supply 5 are started up. DC power for forming a steady arc is supplied from the first DC power supply 1, and DC high voltage of, for example, about 4 KV is supplied between the electrode 3 and the base material 4 from the second DC power supply for starting the arc. Is done. By this power supply, the air gap between the electrode 3 and the base material 4 formed in a non-contact manner is broken down by a high DC voltage to cause corona discharge, and the arc 12 is triggered.
【0016】この第2の直流電源装置5からの直流高電
圧の給電の時間は、図2に示したように、起動信号器1
1が操作されてスイッチ手段9により入力回路10が閉
じられたときt1 からアーク発生検出手段8がアーク発
生を検出してその信号をスイッチ手段9に出力したとき
t2 までの時間である。As shown in FIG. 2, the time of the supply of the DC high voltage from the second DC power supply 5
This is the time from t 1 when the switch 1 is operated and the input circuit 10 is closed by the switch means 9 to t 2 when the arc occurrence detection means 8 detects the arc occurrence and outputs a signal to the switch means 9.
【0017】また、アーク起動からアーク移行後の動作
特性は、図3に示したように、無負荷時には第2の直流
電源装置5からの垂下特性を有する電力が、アーク移行
後には第1の直流電源装置1からの垂下特性または準定
電圧特性を有する電力が電極3と母材4との間に印加さ
れる。これにより電極3と母材4とが非接触状態である
非接触アーク起動をすることができる。なお、第1の直
流電源装置と第2の直流電源装置とを並列に設けている
ので、第2の直流電源装置が印加する直流高電圧が第1
の直流電源装置を介さずに電極と母材間に印加されるこ
ととなり、第1の直流電源装置の耐圧を強化する必要が
ない。 As shown in FIG. 3, the operating characteristic after the arc is switched from the arc starting is that the power having the drooping characteristic from the second DC power supply 5 when no load is applied, and the first characteristic after the arc is transferred. Power having a drooping characteristic or a quasi-constant voltage characteristic from the DC power supply 1 is applied between the electrode 3 and the base material 4. Thereby, non-contact arc starting in which the electrode 3 and the base material 4 are in a non-contact state can be performed. In addition, the first straight
Current power supply and the second DC power supply are provided in parallel.
Therefore, the high DC voltage applied by the second DC power supply
Applied between the electrode and the base material without passing through the DC power supply
It is necessary to increase the withstand voltage of the first DC power supply.
Absent.
【0018】上記構成の本発明の溶接装置を次の条件で
実験した結果、EMC試験法による雑音電界強度は、図
4に示したように従来例のものに対し約30dBμV低下
した。また、アーク起動率は、図5に示したように従来
例のものに比べ著るしく向上した。特に、延長ケーブル
が長くなる程その差が顕著なものとなった。As a result of an experiment conducted on the welding apparatus of the present invention having the above-described configuration under the following conditions, the noise electric field intensity by the EMC test method was reduced by about 30 dBμV as compared with the conventional example as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 5, the arc starting rate was remarkably improved as compared with the conventional example. In particular, the difference became remarkable as the extension cable became longer.
【0019】実験条件 電極…トリウム入りタングステン 2.4mmφ Arガス…5l/min 電極・母材間距離…3mm 電流…50A トーチスイッチON/OFF周期…2秒ON/13秒O
FF 試験回路…100回繰返し なお、この実施例1における溶接装置は溶接負荷を溶断
負荷にかえることによりプラズマ切断装置として使用で
きるものである。Experimental conditions Electrode: tungsten containing thorium 2.4 mmφ Ar gas: 5 l / min Distance between electrode and base material: 3 mm Current: 50 A Torch switch ON / OFF cycle: 2 seconds ON / 13 seconds O
FF test circuit: repeated 100 times The welding apparatus in the first embodiment can be used as a plasma cutting apparatus by changing a welding load to a fusing load.
【0020】(実施例2) 第1の実施例においては、アーク発生検出手段8および
スイッチ手段9を用いてアーク発生後第2の直流電源装
置5からの給電を停止させるようにしたが、アーク発生
検出手段8およびスイッチ手段9を用いずに、図6に示
したようにアーク発生後も第1の直流電源装置1と第2
の直流電源装置5から給電するようにしてもよいもの
で、アーク切れ発生時の再起動が時間遅れなく瞬時に行
われるため、アークスタートミスがなくアークスタート
性能のより完璧化を図ることができる。なお、本実施例
2における構成は直流アーク溶接装置としてもプラズマ
切断装置としても使用できるものである。(Embodiment 2) In the first embodiment, the power supply from the second DC power supply 5 is stopped after the arc is generated using the arc generation detecting means 8 and the switch means 9. Without using the occurrence detecting means 8 and the switch means 9, the first DC power supply 1 and the second DC power
DC power supply device in which may be powered from 5 instantaneously row without delay restart time when arc interruption occurs in
Arc start without arc start mistake
More perfect performance can be achieved. The configuration according to the second embodiment can be used both as a DC arc welding apparatus and a plasma cutting apparatus.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなよう
に、本発明によれば、アーク起動時に電極と母材との間
に垂下特性を有する第2の直流電源装置から直流高電圧
を印加して電極と母材の間のエアギャップを絶縁破壊
し、コロナ放電させてアークをトリガするので、電極と
母材を非接触にしてアーク起動することができる。これ
によりアーク起動時の輻射ノイズをなくすることができ
る。また、アーク起動が直流高電圧で行われるので延長
ケーブルからのリークがなくなり、延長ケーブルを長く
しても確実に起動することができる。また、第1の直流
電源装置と第2の直流電源装置とを並列に設けているの
で、第2の直流電源装置が印加する直流高電圧が第1の
直流電源装置を介さずに電極と母材間に印加されること
となり、第1の電流電源装置の耐圧を強化する必要がな
い。このように本発明によれば、アーク起動時の輻射ノ
イズの発生がなく、かつ、延長ケーブルを長くしても確
実にアーク起動することができる直流アーク溶接装置お
よびプラズマ切断装置を提供することができる。As is apparent from the above description of the embodiment, according to the present invention, a high DC voltage is applied from the second DC power supply having a drooping characteristic between the electrode and the base material when starting the arc. As a result, the air gap between the electrode and the base material is broken down, and the arc is triggered by corona discharge, so that the electrode and the base material can be brought into non-contact to start the arc. Thereby, radiation noise at the time of starting the arc can be eliminated. In addition, since the arc is started at a high DC voltage, there is no leakage from the extension cable, and the start can be ensured even if the extension cable is lengthened. Also, the first DC
The power supply and the second DC power supply are provided in parallel.
And the high DC voltage applied by the second DC power supply
Be applied between the electrode and the base material without going through the DC power supply
It is not necessary to increase the withstand voltage of the first current power supply.
No. As described above, according to the present invention, it is possible to provide a DC arc welding apparatus and a plasma cutting apparatus that do not generate radiation noise at the time of starting an arc and that can reliably start an arc even when an extension cable is lengthened. it can.
【図1】本発明の直流アーク溶接装置およびプラズマ切
断装置の第1の実施例のブロック回路図FIG. 1 is a block circuit diagram of a first embodiment of a DC arc welding apparatus and a plasma cutting apparatus according to the present invention.
【図2】同直流高電圧の印加タイミング特性図FIG. 2 is a timing chart showing the application timing of the DC high voltage.
【図3】同第1の直流電源装置と第2の直流電源装置の
動作特性図FIG. 3 is an operational characteristic diagram of the first DC power supply and the second DC power supply.
【図4】同輻射雑音電界強度特性図FIG. 4 is a radiation noise electric field strength characteristic diagram of the same.
【図5】同アーク起動特性図FIG. 5 is an arc starting characteristic diagram
【図6】同第2の実施例の直流高電圧印加タイミング特
性図FIG. 6 is a characteristic diagram of a DC high voltage application timing according to the second embodiment.
【図7】従来例の交流アーク溶接電源のブロック回路図FIG. 7 is a block circuit diagram of a conventional AC arc welding power supply.
【図8】同高周波電圧の印加タイミング特性図FIG. 8 is an application timing characteristic diagram of the high-frequency voltage.
【図9】同輻射雑音電界強度特性図FIG. 9 is a radiated noise electric field intensity characteristic diagram.
【図10】他の従来例の直流アーク溶接機の回路ブロッ
ク図FIG. 10 is a circuit block diagram of another conventional DC arc welding machine.
1 第1の直流電源装置 2a,2b 給電回路 3 電極 4 母材 5 第2の直流電源装置 6 一方向整流素子 8 アーク発生検出手段 9 スイッチ手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st DC power supply 2a, 2b Power supply circuit 3 Electrode 4 Base material 5 2nd DC power supply 6 One-way rectifier 8 Arc generation detection means 9 Switch means
Claims (5)
1の直流電源装置と、前記第1の直流電源装置と並列に
接続され前記電極と母材の間に高電圧を印加する垂下特
性型の第2の直流電源装置とを備え、アーク起動時には
前記第2の直流電源装置から前記電極と母材間に高電圧
を印加し、アーク発生後は前記第2の直流電源装置から
の高電圧の印加を停止して前記第1の直流電源装置から
給電することを特徴とするアーク溶接装置。A first direct-current power supply for supplying a direct current between an electrode and a base material; and a high-current power supply connected in parallel with the first direct-current power supply between the electrode and the base material. A second DC power supply of a drooping characteristic type for applying a voltage, wherein a high voltage is applied between the electrode and the base material from the second DC power supply at the time of starting an arc, and the second voltage is applied after the arc is generated. An arc welding apparatus, wherein application of a high voltage from a DC power supply is stopped and power is supplied from the first DC power supply.
出するアーク発生検出手段と、前記アーク発生検出手段
からの信号により第2の直流電源装置の動作を停止させ
るスイッチ手段とを備えた請求項1記載の直流アーク溶
接装置。2. An apparatus according to claim 1, further comprising: an arc generation detecting means for detecting an arc generated by the first DC power supply, and a switch for stopping the operation of the second DC power supply in response to a signal from the arc generation detecting means. Item 6. A DC arc welding apparatus according to Item 1.
1の直流電源装置と、前記第1の直流電源装置と並列に
接続され前記電極と母材の間に高電圧を印加する垂下特
性型の第2の直流電源装置とを備え、アーク起動時には
前記第2の直流電源装置から前記電極と母材間に高電圧
を印加し、アーク発生後は前記第1および第2の直流電
源装置から給電することを特徴とする直流アーク溶接装
置。3. A first DC power supply for supplying a DC current between an electrode and a base material, and a high DC power supply connected in parallel with the first DC power supply between the electrode and the base material. A second DC power supply of a drooping characteristic type for applying a voltage, wherein a high voltage is applied between the electrode and the base material from the second DC power supply at the time of starting an arc, and the first and second power supplies are generated after the arc is generated. A DC arc welding apparatus, wherein power is supplied from a second DC power supply.
前記第1の直流電源側にして一方向整流素子を接続し、
前記一方向性整流子の負極側に第2の直流電源装置の給
電回路を接続したことを特徴とする請求項1または3項
記載のアーク溶接装置。4. A one-way rectifying element is connected to a power supply circuit of a first DC power supply device, with a positive electrode side being the first DC power supply side,
The arc welding apparatus according to claim 1, wherein a power supply circuit of a second DC power supply is connected to a negative electrode side of the one-way commutator.
アーク溶接装置を母材の切断に使用したプラズマ切断装
置。5. A plasma cutting apparatus using the DC arc welding apparatus according to claim 1 for cutting a base material.
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