JP2640313B2

JP2640313B2 - Ｔｉｇアーク溶接機

Info

Publication number: JP2640313B2
Application number: JP31149792A
Authority: JP
Inventors: 国男狩野; 謙三檀上; 敏一藤吉; 敦史木下; 晴雄森口
Original assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1992-10-27
Filing date: 1992-10-27
Publication date: 1997-08-13
Anticipated expiration: 2012-08-13
Also published as: JPH06142925A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、定電流出力にフィー
ドバック制御されるＴＩＧアーク溶接機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＴＩＧアーク溶接機においては、
高融点材料のタングステン電極を使用し、溶接機から電
極、母材の溶接負荷に定電流にフィードバック制御され
た交流叉は直流の溶接出力を供給し、母材を溶融して溶
接する。ところで、アークスタート時のタングステン電
極を母材に接触して、大容量の定電流で起動すると、タ
ングステン電極が母材に溶け込み溶接不良を起こす。そ
こで、従来はアークスタート時、電極、母材間に空隙を
設け、この空隙に高周波（２〜３ＭＨｚ）、高電圧（２
０００〜３０００Ｖ）を印加してアークを発生させ、溶
接不良を防止している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、電極と母
材間に空隙を設けてアークスタートさせる場合、遮光保
護具を外してスタート位置を確認した後、遮光保護具を
付け、アークスタートしなければならず、作業性が悪
く、しかもスタート位置をずれなく正確に設定すること
は容易でなく、作業性に熟練を要する問題もある。ま
た、高周波，高電圧を印加してアークスタートする場
合、高周波，高電圧のノイズが発生し、このノイズが近
隣の電気機器や制御機器に悪影響を与え、とくにデジタ
ル化されて動作電圧が低いものは誤動作しやすかった。
このためアークスタート時電極を母材に短絡させて、こ
のときに流れる短絡電流を小さく設定する。そして電極
を母材から引き外してアークを発生させる。ところが、
短絡電流が小さく設定されているため、電極が短絡電流
で加熱されず、アークへの移行がスムーズに行われな
い。

【０００４】

【課題を解決しようとする手段】上記課題を解決するた
めに、溶接負荷に供給する出力電流の検出信号と出力電
流設定信号との誤差信号により、高周波交流を得るイン
バータを制御して、出力電流をフィードバック制御し、
溶接負荷の電極を母材に短絡しその後再度開放してアー
クスタートするＴＩＧアーク溶接機であって、上記電極
と上記母材の短絡時に上記出力電流設定信号を出力電流
の定格値より低電流の電流に設定する短絡電流設定信号
回路と、上記電極が上記母材から開放された直後上記出
力電流設定信号をアーク電流設定信号に微分信号を加え
た信号に設定するアークスタート電流設定信号回路を設
けたものである。

【０００５】上記電極が上記母材から開放された直後上
記出力電流設定信号をアーク終了までアーク電流設定信
号に保持する保持回路を設けたものである。

【０００６】

【作用】この発明によれば、小電流の短絡電流でアーク
スタートを行い、アーク発生直後微分信号によって比較
的大きなアーク電流を加えてタングステン電極を加熱し
ている。また、定常時のおいては、ならんかの原因で電
極が母材に短絡しても、アークアーク終了時までアーク
電流設定信号を保持する。

【０００７】

【実施例】１実施例について、図１ないし図３を参考に
して説明する。図１において、１はＴＩＧアーク溶接機
の電源入力端子、２は交流入力を整流する入力整流器、
３は平滑用コンデンサ、４は内蔵するＩＧＢＴ，トラン
ジスタ，ＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子により１
０ｋＨｚ以上の高周波でオンオフスイッチングし直流を
交流に変換するインバータ、５は高周波インバータ４の
高周波交流を溶接に必要な電圧に変圧する変圧器、６は
変圧器５の２次の高周波交流を整流するダイオード７，
８，９，１０を内蔵する出力整流回路、１１，１２は平
滑用リアクトル、１３，１４はＩＧＢＴ，トランジス
タ，ＭＯＳＦＥＴなどスイッチング素子によって平滑さ
れた直流を１０〜２００Ｈｚの低周波でスイッチンクす
る低周波発生装置、１５はダングステン電極、１６は母
材でタングステン電極１５と母材１６により溶接負荷が
構成される。

【０００８】２１は高周波のインバータ４のスイッチン
グ素子を駆動する高周波駆動回路、２２は出力電流を検
出し電流信号を電圧信号に変換する電流検出器、２３は
検出信号と後述の出力設定信号との誤差を増幅し、出力
電流をフィードバックさせ定電流制御させる誤差増幅
器、２４はスイッチング素子１３，１４を低周波スイッ
チングさせる低周波駆動装置である。

【０００９】２５は出力設定信号回路、２６は定常時の
アーク電流を出力するアーク電流設定信号回路、２７は
アークスタート時の短絡電流を出力する短絡電流設定信
号回路、２８，２９はオア回路を構成するダイオード、
３１はアーク電圧を検出する電圧検出器、３２は電流検
出器２２の出力信号及び電圧検出器３１の出力信号を入
力とし、短絡電流を制御する短絡電流制御装置で、この
制御回路は短絡からアーク移行後の交流制御指令も行
う。３３は短絡電流制御装置３２の出力を受けて動作す
る開閉手段、３４は短絡電流制御手段３２の出力を受け
て動作する低周波駆動装置２４の信号によりアークスタ
ート後開放する開閉手段、３５は微分回路である。な
お、アーク電流設定信号回路２６と微分回路２７により
アークスタート電流設定信号回路を構成する。

【００１０】４１，４２，４５，４６は抵抗、４３は電
流検出器２２が動作したとき出力するホトカプラのダイ
オード４３ａとトランジスタ４３ｂ、４４は電圧検出器
３１が動作したとき出力するホトカプラのダイオード４
４ａとトランジスタ４４ｂ、４７は両ホトカプラ４３，
４４の出力を入力するナンド回路、４８は増幅用トラン
ジスタ、４９は継電器で５０はその自己保持接点で、５
１，５２はその出力回路を示す。

【００１１】このように構成されたＴＩＧアーク溶接機
は次のように動作する。まず定常時の動作では、交流電
源を入力整流器２により整流し、コンデンサ３で平滑す
る。４のインバータにより平滑された直流を高周波交流
に変換する。変圧器５により変圧後出力整流回路６によ
り２相半波整流し、平滑用リアクトル１１，１２により
平滑する。平滑された直流を電源としスイッチング素子
１３，１４により低周波スイッチングして溶接負荷のタ
ングステン電極１５，母材１６に交流を供給する。そし
て、溶接負荷に流れる出力電流を電流検出器２２により
検出し、この検出信号と出力電流設定信号回路２５の出
力電流設定信号との誤差を誤差増幅器２３により増幅
し、高周波駆動回路２１を介してインバータ４の制御に
より出力電流を制御し、フィードバックによる定電流制
御を行う。

【００１２】次にアークスタート時の動作について説明
する。図３（ａ）で示すようにｔ１で図示しない起動信
号を入力すると、高周波インバータ４および低周波発生
装置１３，１４は動作する。このとき、いずれか一方の
スイッチング素子例えば１３をオンさせると、タングス
テン電極１５と母材１６とは開放状態であるため、電圧
検出器３１は出力電圧を検出し、電圧検出器２２は出力
が０であり、短絡電流制御装置３２のホトカプラ４４が
オンし、ホトカプラ４３はオフする。このためナンド回
路４７の出力は”０”となり、増幅用トランジスタ４８
はオフし、継電器４９は無励磁である。短絡電流制御装
置３２から出力信号は出力されず、開閉手段３４は短絡
している。また、電流検出器２２の検出信号は０である
ため、誤差増幅器２３の出力は最大信号を出力してお
り、図３（ｂ）に示すように母材１６電極１５間に無負
荷電圧が印加している。

【００１３】次に時刻ｔ２で図３（ｄ）に示すようにタ
ングステン電極１５と母材１６とを短絡させると、電圧
検出器３１の出力は０で、短絡電流制御装置３２のホト
カプラ４４がオフし、電流検出器２２は出力電流を検出
しているためホトカプラ４３はオンする。このためナン
ド回路４７の出力は”０”で短絡電流制御装置３２から
出力信号は出力されていない。そして、この場合も開閉
手段３４は短絡しており、誤差増幅器２３には短絡電流
設定信号回路２７の設定信号が入力し、図３（ｃ）に示
すようにこの設定信号に応じた短絡電流が溶接負荷に流
れる。

【００１４】次に時刻ｔ３で図３（ｄ）に示すように電
極１５を母材から開放させてアークを発生させると電流
検出器２２，電圧検出器３１とも検出信号を出力するた
め、ホトカプラ４３，４４はともにオンし、ナンド回路
４７は“１”を出力し、トランジスタ４８はオンし、継
電器４９は励磁し、接点５０で自己保持される。継電器
４９のオンによって開閉手段３３はオンするとともに微
分回路３５も動作する。アーク電流設定信号回路２６の
アーク電流設定信号に微分回路３５の出力信号が加算さ
れたアークスタート電流設定信号が誤差増幅器２３に入
力する。このとき短絡電流設定信号がアークスタート電
流設定信号よりも低いため、図３（ｃ）に示すようにア
ークスタート電流設定信号に応じた出力電流が溶接負荷
に流れる。そして微分信号が０になるとアーク電流設定
信号によって出力電流は設定される。出力信号５２によ
って低周波駆動装置２４はスイッチング素子１３，１４
を交互にスイッチングさせ交流を出力させる。さらに交
流出力されると開閉手段３４は開放され、短絡電流設定
信号回路３２が設定信号から開放される。また、定常時
のアーク電流が流れているときになんらかの原因で電極
が母材に短絡して再度開放しても、継電器４９は接点５
０によって保持されているので、微分回路３５の微分信
号がアーク電流設定信号に加えられることがなく溶接負
荷に流れるアーク電流は変化することがない。

【００１５】上記実施例では母材１６を正にした正極性
でアークスタートさせたが、低周波発生回路１４を動作
させ、母材１６を負にした逆極性で行うこともできる。
また、短絡電流制御装置３２の出力を継電器で出力して
いたが、他のデジタルを用いた電子式の開閉手段やアナ
ログスイッチを用いることもできる。さらに、低周波発
生回路はブリッジインバータにすることも可能である。
また、電流検出器２２は交流電流が流れる位置に設けて
いたが、それぞれ直流が流れるスイッチング素子１３，
１４と直列に設けてもよい。

【００１６】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているため、小電流の短絡電流でアークスタートを行
うので、電極と母材に短絡によるタングステン電極の損
傷がない。さらに、アーク発生直後微分信号によって比
較的大きなアーク電流を加えることによってタングステ
ン電極が加熱されて、アークの発生が確実に行われアー
クスタートを確実に行うことができる。また、アークス
タート時の定常時のおいては、ならんかの原因で電極が
母材に短絡しても、アークスタート時と同じような高い
電流が流れ電極を損傷することもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のＴＩＧアーク溶接機の１実施例の結
線図である。

【図２】この発明の短絡電流制御装置の結線図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）はアークスタート時の図１ない
し図２の動作説明用のタイミングチャートである。

【符号の説明】

２入力整流器４インバータ５変圧器６出力整流回路１１，１２平滑用リアクトル１３，１４低周波発生装置１５タングステン電極１６母材２１高周波駆動回路２２電流検出器２３誤差増幅器２４低周波駆動装置２５出力設定信号回路２６アーク電流設定信号回路２７短絡電流設定信号回路２８，２９ダイオード３１電圧検出器３２短絡電流制御装置３３，３４開閉手段３５微分回路４３，４４ホトカプラ４７ナンド回路４８増幅用トランジスタ４９継電器５０自己保持接点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森口晴雄大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３号株式会社三社電機製作所内審査官中川隆司

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接負荷に供給する出力電流の検出信号
と出力電流設定信号との誤差信号により、高周波交流を
得るインバータを制御して、出力電流をフィードバック
制御し、溶接負荷の電極を母材に短絡しその後再度開放
してアークスタートするＴＩＧアーク溶接機において、上記電極と上記母材の短絡時に上記出力電流設定信号を
出力電流の定格値より低電流の電流に設定する短絡電流
設定信号回路と、上記電極が上記母材から開放された直
後上記出力電流設定信号をアーク電流設定信号に微分信
号を加えた信号に設定するアークスタート電流設定信号
回路を設けたことを特徴するＴＩＧアーク溶接機。
【請求項２】上記電極が上記母材から開放された直後
上記出力電流設定信号をアーク終了までアーク電流設定
信号に保持する保持回路を設けた請求項１のＴＩＧアー
ク溶接機。