JP2643938B2 - 消耗電極式交流アーク溶接電源 - Google Patents
消耗電極式交流アーク溶接電源Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、消耗電極によりアーク溶接を行なう際に用
いられる溶接電源に関し、特に直流電圧の極性を切り換
えて交流電圧を消耗電極と母材との間に供給する消耗電
極式交流アーク溶接電源に関するものである。
いられる溶接電源に関し、特に直流電圧の極性を切り換
えて交流電圧を消耗電極と母材との間に供給する消耗電
極式交流アーク溶接電源に関するものである。
［従来の技術］ 消耗電極（溶接ワイヤ）を定速送給しつつ溶接を行な
う消耗電極式アーク溶接においては、一般に、母材側が
負極で、ワイヤ側が正極となるように、直流電圧を印加
する逆極性溶接が行なわれている。この逆極性溶接で
は、母材への入熱が大きいために、溶込量が大で、フラ
ツトなビードを得やすい利点があるが、母材が薄板の場
合には継手精度が悪く、ギヤツプが有る場合等には溶落
ち現象が起こりやすいといつた欠点がある。これに対
し、母材側が正極で、ワイヤ側が負極となるように、直
流電圧を印加する正極性溶接では、ワイヤ溶融量が多
く、母材への入熱量が小さいため、余盛を大きくしたい
ギヤツプのある薄板に対しては適しているが、継手精度
が比較的良好な場合は凸ビード形状になり易く、また、
多少のねらいずれが生じると、継手形状によつては融合
不良が起こるといつた問題が生じる。
う消耗電極式アーク溶接においては、一般に、母材側が
負極で、ワイヤ側が正極となるように、直流電圧を印加
する逆極性溶接が行なわれている。この逆極性溶接で
は、母材への入熱が大きいために、溶込量が大で、フラ
ツトなビードを得やすい利点があるが、母材が薄板の場
合には継手精度が悪く、ギヤツプが有る場合等には溶落
ち現象が起こりやすいといつた欠点がある。これに対
し、母材側が正極で、ワイヤ側が負極となるように、直
流電圧を印加する正極性溶接では、ワイヤ溶融量が多
く、母材への入熱量が小さいため、余盛を大きくしたい
ギヤツプのある薄板に対しては適しているが、継手精度
が比較的良好な場合は凸ビード形状になり易く、また、
多少のねらいずれが生じると、継手形状によつては融合
不良が起こるといつた問題が生じる。
そこで、従来、所望の溶込量を得るために、上述した
逆極性溶接と正極性溶接とを交互に切り換える交流溶接
を行ない、逆極性溶接および正極性溶接それぞれの特徴
を生かした交流アーク溶接を行なえるように消耗電極式
交流アーク溶接量源も提案されている。
逆極性溶接と正極性溶接とを交互に切り換える交流溶接
を行ない、逆極性溶接および正極性溶接それぞれの特徴
を生かした交流アーク溶接を行なえるように消耗電極式
交流アーク溶接量源も提案されている。
［発明が解決しようとする問題点］ ところが、このような従来の消耗電極式交流アーク溶
接電源では、極性が変わる過程で、出力電圧が、一旦、
０ボルト（Ｖ）になるので、０点通過時にアークが消滅
する。０点通過後、上記出力電圧の絶対値は上昇するが
アーク再点弧電圧は高いので、通常の溶接電源の無負荷
電圧80V程度ではアーク切れが生じ、アーク再生が不能
となつて、溶接作業性が著しく低下し、安定した溶接を
行なうことができない。
接電源では、極性が変わる過程で、出力電圧が、一旦、
０ボルト（Ｖ）になるので、０点通過時にアークが消滅
する。０点通過後、上記出力電圧の絶対値は上昇するが
アーク再点弧電圧は高いので、通常の溶接電源の無負荷
電圧80V程度ではアーク切れが生じ、アーク再生が不能
となつて、溶接作業性が著しく低下し、安定した溶接を
行なうことができない。
そこで、比較的低電流域では、短絡とアークとを繰り
返す短絡移行型のアーク溶接を行なうため、アークが発
生している間は同一極性を維持し、アークが消滅してい
る短絡期間内に極性の切換を行なうようにする手段も提
案されている。この手段によれば、アーク消滅による溶
接の不安定が解消されるほか、正極性と逆極性との時間
比率を短絡回数の比で行なうことにより、正極性から逆
極性まで任意の状態に制御でき、母材への入熱量および
ワイヤ溶融量を制御することができる。
返す短絡移行型のアーク溶接を行なうため、アークが発
生している間は同一極性を維持し、アークが消滅してい
る短絡期間内に極性の切換を行なうようにする手段も提
案されている。この手段によれば、アーク消滅による溶
接の不安定が解消されるほか、正極性と逆極性との時間
比率を短絡回数の比で行なうことにより、正極性から逆
極性まで任意の状態に制御でき、母材への入熱量および
ワイヤ溶融量を制御することができる。
しかしながら、このような手段では、極性切換の機会
は短絡期間のみに制約されるため、ワイヤ溶融量や母材
への入熱量に大きな影響を与えるアーク期間は無制御状
態であり、短絡期間とアーク期間とが溶融池の振動やワ
イヤ突出し長さの変動などによりバラツク場合、極性の
時間比率は設定されるものから大きくずれてしまう。ま
た、短絡回数が比較的少ない高電流域での溶接において
は比率制御は不可能となる。
は短絡期間のみに制約されるため、ワイヤ溶融量や母材
への入熱量に大きな影響を与えるアーク期間は無制御状
態であり、短絡期間とアーク期間とが溶融池の振動やワ
イヤ突出し長さの変動などによりバラツク場合、極性の
時間比率は設定されるものから大きくずれてしまう。ま
た、短絡回数が比較的少ない高電流域での溶接において
は比率制御は不可能となる。
本発明は、上述の問題点を解消しようとするもので、
消耗電極（ワイヤ）の移行形態によらず低電流域から高
電流域まで正確に所望通りの極性時間比率を得られるよ
うにアーク期間中における極性反転を可能として、溶接
の安定性を確実なものとした消耗電極式交流アーク溶接
電源を提供することを目的とする。
消耗電極（ワイヤ）の移行形態によらず低電流域から高
電流域まで正確に所望通りの極性時間比率を得られるよ
うにアーク期間中における極性反転を可能として、溶接
の安定性を確実なものとした消耗電極式交流アーク溶接
電源を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ このため、本発明の消耗電極式交流アーク溶接電源
は、直流電源と、同直流電源にリアクトルを介して接続
され、それぞれフライホイールダイオードを並設された
複数のスイツチング素子のオンオフにより上記直流電源
からの直流電圧の極性を切り換えて交流電源を消耗電極
と母材との間に供給するインバータ回路とを備え、 充電用ダイオードと、同充電用ダイオードに対して直
列に接続されて上記スイツチング素子の耐圧以下でアー
ク再点弧に必要な電圧以上の電圧値を保つ充電用コンデ
ンサとを有する定電圧回路とが設けられ、 上記充電用ダイオードと上記定電圧回路とを直列に接
続して成る複合回路が上記インバータ回路に対して並列
に接続され、 前記定電圧回路の前記充電用コンデンサに、この充電
用コンデンサの電圧を検出してオンする放電用トランジ
スタと放電抵抗との直列接続体が、並列に設けられ、 上記インバータ回路による極性切換時には、上記リア
クトルによる放出エネルギーが上記ダイオードを介して
上記充電用コンデンサに吸収され、この充電用コンデン
サの電圧が上昇しすぎると、前記放電用トランジスタを
オンにして前記放出エネルギーを前記放電抵抗で消費す
るようにしたことを特徴とする。
は、直流電源と、同直流電源にリアクトルを介して接続
され、それぞれフライホイールダイオードを並設された
複数のスイツチング素子のオンオフにより上記直流電源
からの直流電圧の極性を切り換えて交流電源を消耗電極
と母材との間に供給するインバータ回路とを備え、 充電用ダイオードと、同充電用ダイオードに対して直
列に接続されて上記スイツチング素子の耐圧以下でアー
ク再点弧に必要な電圧以上の電圧値を保つ充電用コンデ
ンサとを有する定電圧回路とが設けられ、 上記充電用ダイオードと上記定電圧回路とを直列に接
続して成る複合回路が上記インバータ回路に対して並列
に接続され、 前記定電圧回路の前記充電用コンデンサに、この充電
用コンデンサの電圧を検出してオンする放電用トランジ
スタと放電抵抗との直列接続体が、並列に設けられ、 上記インバータ回路による極性切換時には、上記リア
クトルによる放出エネルギーが上記ダイオードを介して
上記充電用コンデンサに吸収され、この充電用コンデン
サの電圧が上昇しすぎると、前記放電用トランジスタを
オンにして前記放出エネルギーを前記放電抵抗で消費す
るようにしたことを特徴とする。
［作用］ 上述の本発明の消耗電極式交流アーク溶接電源では、
インバータ回路のスイツチングによる極性切換時には、
リアクトルによる放出エネルギが、充電用ダイオードを
介し充電用コンデンサにより吸収され、上記各スイツチ
ング素子の耐圧以下でアーク再点弧に必要な電圧以上の
電圧値にクランプされ、上記電圧値が消耗電極と母材間
に印加されるので、アーク期間中における安定した極性
反転が可能となる。
インバータ回路のスイツチングによる極性切換時には、
リアクトルによる放出エネルギが、充電用ダイオードを
介し充電用コンデンサにより吸収され、上記各スイツチ
ング素子の耐圧以下でアーク再点弧に必要な電圧以上の
電圧値にクランプされ、上記電圧値が消耗電極と母材間
に印加されるので、アーク期間中における安定した極性
反転が可能となる。
また、充電用コンデンサの電圧が上昇しすぎると、前
記放電用トランジスタをオンにして前記放出エネルギー
を前記放電抵抗で消費するため、充電用コンデンサがリ
アクトルの放出エネルギーを吸収して基準電圧からある
一定値だけ上昇すると、前記放出エネルギーが放電抵抗
で消費され、基準電圧が維持される。
記放電用トランジスタをオンにして前記放出エネルギー
を前記放電抵抗で消費するため、充電用コンデンサがリ
アクトルの放出エネルギーを吸収して基準電圧からある
一定値だけ上昇すると、前記放出エネルギーが放電抵抗
で消費され、基準電圧が維持される。
［発明の実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としての消耗電極
式交流アーク溶接電源を説明すると、第１図はその回路
図であり、この第１図において、１は直流電源、２は消
耗電極式アーク溶接機における消耗電極、３は母材であ
る。
式交流アーク溶接電源を説明すると、第１図はその回路
図であり、この第１図において、１は直流電源、２は消
耗電極式アーク溶接機における消耗電極、３は母材であ
る。
また、４はフルブリツジ型インバータ回路であり、こ
のインバータ回路４は、直流電源１にリアクトル５を介
して接続され、それぞれフライホイールダイオードD1〜
D4を並設された複数（本実施例では４個）のスイツチン
グ素子としてのパワートランジスタQ1〜Q4から構成され
て、各パワートランジスタQ1〜Q4のオンオフにより直流
電源１からの直流電圧の極性を切り換えて、交流電圧
を、消耗電極２と母材３との間に供給するものである。
のインバータ回路４は、直流電源１にリアクトル５を介
して接続され、それぞれフライホイールダイオードD1〜
D4を並設された複数（本実施例では４個）のスイツチン
グ素子としてのパワートランジスタQ1〜Q4から構成され
て、各パワートランジスタQ1〜Q4のオンオフにより直流
電源１からの直流電圧の極性を切り換えて、交流電圧
を、消耗電極２と母材３との間に供給するものである。
D10,D30は充電用ダイオードで、パワートランジスタQ
1〜Q4のうち直流電源１の正極側に接続されるパワート
ランジスタQ1,Q3に接続されている。７は定電圧回路で
あり、この定電圧回路７は、充電用コンデンサC0,放電
抵抗R0,放電用トランジスタ8,電圧検出器9,制御回路10,
ダイオードブリツジ11および昇圧トランス12から構成さ
れている。そして、上記充電用コンデンサC0は、充電用
ダイオードD10およびD30に直列に接続されてパワートラ
ンジスタQ1〜Q4の耐圧以下でアーク再点弧に必要な電圧
以上の電圧値を出力するもので、このコンデンサC0の電
圧は、電源投入時にアーク再生に必要な再点弧基準電圧
（E0）まで充電されるようになつている。また、上記制
御回路10は、電圧検出器９からの検出結果（コンデンサ
C0の電圧Ｅ）を受けて、トランジスタ８をオンオフ制御
し、コンデンサC0の放電制御を行なうものである。
1〜Q4のうち直流電源１の正極側に接続されるパワート
ランジスタQ1,Q3に接続されている。７は定電圧回路で
あり、この定電圧回路７は、充電用コンデンサC0,放電
抵抗R0,放電用トランジスタ8,電圧検出器9,制御回路10,
ダイオードブリツジ11および昇圧トランス12から構成さ
れている。そして、上記充電用コンデンサC0は、充電用
ダイオードD10およびD30に直列に接続されてパワートラ
ンジスタQ1〜Q4の耐圧以下でアーク再点弧に必要な電圧
以上の電圧値を出力するもので、このコンデンサC0の電
圧は、電源投入時にアーク再生に必要な再点弧基準電圧
（E0）まで充電されるようになつている。また、上記制
御回路10は、電圧検出器９からの検出結果（コンデンサ
C0の電圧Ｅ）を受けて、トランジスタ８をオンオフ制御
し、コンデンサC0の放電制御を行なうものである。
そして、上述のように構成された定電圧回路７と充電
用ダイオードD10,D30とを直列に接続して成る複合回路
が、インバータ回路４に対し並列に接続されている。
用ダイオードD10,D30とを直列に接続して成る複合回路
が、インバータ回路４に対し並列に接続されている。
また、本実施例では、インバータ回路４において、パ
ワートランジスタQ1〜Q4のそれぞれには、ダイオードD1
1,D21,D31,D41およびコンデンサC1〜C4が接続され、各
コンデンサC1〜C4は、その一端を抵抗R1〜R4を介して充
電用コンデンサC0の一端に接続されるとともに、他端を
直接充電用コンデンサC0の他端に接続されており、これ
らのコンデンサC1〜C4の電圧は、充電用コンデンサC0の
電圧と同等となつている。
ワートランジスタQ1〜Q4のそれぞれには、ダイオードD1
1,D21,D31,D41およびコンデンサC1〜C4が接続され、各
コンデンサC1〜C4は、その一端を抵抗R1〜R4を介して充
電用コンデンサC0の一端に接続されるとともに、他端を
直接充電用コンデンサC0の他端に接続されており、これ
らのコンデンサC1〜C4の電圧は、充電用コンデンサC0の
電圧と同等となつている。
次に、上述のごとく構成される本実施例の消耗電極式
交流アーク溶接電源の動作について第２図（ａ）〜
（ｅ）を参照して説明する。
交流アーク溶接電源の動作について第２図（ａ）〜
（ｅ）を参照して説明する。
今、トランジスタQ1,Q4がオン状態にあり、トランジ
スタQ2,Q3がオフ状態にあるとすると、直流電源１から
供給される電流は、トランジスタQ1→ケーブルインダク
タンス６→消耗電極２→母材３→トランジスタQ4→リア
クトル５→直流電源１の順に流れて、消耗電極２（ワイ
ヤ）側が正極で母材３側が負極の逆極性溶接が行なわれ
る。逆に、トランジスタQ2,Q3がオン状態にあり、トラ
ンジスタQ1,Q4がオフ状態にあるとすると、直流電源１
から供給される電流は、トランジスタQ3→母材３→消耗
電極２→ケーブルインダクタンス６→トランジスタQ2→
リアクトル５→直流電源１の順に流れて、母材３側が正
極で消耗電極２（ワイヤ）側が負極の正極性溶接が行な
われる。従つて、各トランジスタQ1,Q4とQ2,Q3とを図示
しない制御回路により交互にオンオフ制御することによ
り、直流電源１からの直流電圧の極性が切り換えられ、
交流アーク溶接を行なうことができる。
スタQ2,Q3がオフ状態にあるとすると、直流電源１から
供給される電流は、トランジスタQ1→ケーブルインダク
タンス６→消耗電極２→母材３→トランジスタQ4→リア
クトル５→直流電源１の順に流れて、消耗電極２（ワイ
ヤ）側が正極で母材３側が負極の逆極性溶接が行なわれ
る。逆に、トランジスタQ2,Q3がオン状態にあり、トラ
ンジスタQ1,Q4がオフ状態にあるとすると、直流電源１
から供給される電流は、トランジスタQ3→母材３→消耗
電極２→ケーブルインダクタンス６→トランジスタQ2→
リアクトル５→直流電源１の順に流れて、母材３側が正
極で消耗電極２（ワイヤ）側が負極の正極性溶接が行な
われる。従つて、各トランジスタQ1,Q4とQ2,Q3とを図示
しない制御回路により交互にオンオフ制御することによ
り、直流電源１からの直流電圧の極性が切り換えられ、
交流アーク溶接を行なうことができる。
ここで、極性切換時に注目し、第２図（ａ），（ｂ）
に示すように、時刻t1に、トランジスタQ1,Q4がオンで
且つトランジスタQ2,Q3がオフの状態から、トランジス
タQ2,Q3がオンで且つトランジスタQ1,Q4がオフの状態に
切り換えたとすると、リアクトル５の放出エネルギは、
直流電源１→充電用ダイオードD30及びD10→充電用コン
デンサC0→リアクトル５に流れて、スタQ2→リアクトル
５に流れて、充電用コンデンサC0に充電される。一方、
ケーブルの幾何学的形状から生じるインダンクタンス
（これをケーブルインダクタンスと呼ぶ）６は、消耗電
極２から母材３の方向へ電流を続流させようとする。
に示すように、時刻t1に、トランジスタQ1,Q4がオンで
且つトランジスタQ2,Q3がオフの状態から、トランジス
タQ2,Q3がオンで且つトランジスタQ1,Q4がオフの状態に
切り換えたとすると、リアクトル５の放出エネルギは、
直流電源１→充電用ダイオードD30及びD10→充電用コン
デンサC0→リアクトル５に流れて、スタQ2→リアクトル
５に流れて、充電用コンデンサC0に充電される。一方、
ケーブルの幾何学的形状から生じるインダンクタンス
（これをケーブルインダクタンスと呼ぶ）６は、消耗電
極２から母材３の方向へ電流を続流させようとする。
ケーブルインダクタンス６の放出エネルギは、ケーブ
ルインダクタンス６→消耗電極２→母材３→フライホイ
ールダイオードD3→充電用ダイオードD30及びD10→充電
用コンデンサC0→フライホイールダイオードD2→ケーブ
ルインダクタンス６の方向に流れて、充電用コンデンサ
C0に充電される。これにより、インバータ回路４のAB間
電圧が充電用コンデンサC0の電圧と等しくなり、トラン
ジスタQ1,Q4に生じるサージ電圧が制限され、トランジ
スタQ1,Q4の破壊が防止される。
ルインダクタンス６→消耗電極２→母材３→フライホイ
ールダイオードD3→充電用ダイオードD30及びD10→充電
用コンデンサC0→フライホイールダイオードD2→ケーブ
ルインダクタンス６の方向に流れて、充電用コンデンサ
C0に充電される。これにより、インバータ回路４のAB間
電圧が充電用コンデンサC0の電圧と等しくなり、トラン
ジスタQ1,Q4に生じるサージ電圧が制限され、トランジ
スタQ1,Q4の破壊が防止される。
また、本実施例では、インバータ回路４内の線路イン
ダクタンスの放出エネルギを吸収するために、各トラン
ジスタQ1〜Q4の近傍に小容量のコンデンサC1〜C4および
ダイオードD11〜D41をそれぞれ接続しているが、このと
き、充電用コンデンサC0およびコンデンサC1,C4の電圧
は、再点弧基準電圧よりも放出エネルギの充電分だけ多
少上昇している。
ダクタンスの放出エネルギを吸収するために、各トラン
ジスタQ1〜Q4の近傍に小容量のコンデンサC1〜C4および
ダイオードD11〜D41をそれぞれ接続しているが、このと
き、充電用コンデンサC0およびコンデンサC1,C4の電圧
は、再点弧基準電圧よりも放出エネルギの充電分だけ多
少上昇している。
以上のように、消耗電極２から母材３に流れるケーブ
ルインダクタンス６による電流は、充電用コンデンサC0
およびコンデンサC1,C4で吸収され、第２図（ｃ）に示
すように、時刻t2で０アンペア（Ａ）になり、消耗電極
２と母材３との間のアークが消滅する。このとき、リア
クトル５のエネルギ放出はまだ完了していないため、消
耗電極２側が負極で母材３側が正極となる極性の電圧が
瞬時に印加される。この印加電圧は、インバータ回路４
のAB間電圧つまりコンデンサC0およびC1,C4の電圧と等
しい。つまり、アーク消滅後、コンデンサC0およびC1,C
4の再点弧基準電圧E0にほぼ近い値の電圧値が消耗電極
２と母材３との間に瞬時に印加されることで、アークが
再生するのである。その後は、直流電源１からの電流
は、トランジスタQ3→母材３→消耗電極２→ケーブルイ
ンダクタンス６→トランジスタQ2→リアクトル５→直流
電源１の順に流れて、正極性溶接が行なわれる。
ルインダクタンス６による電流は、充電用コンデンサC0
およびコンデンサC1,C4で吸収され、第２図（ｃ）に示
すように、時刻t2で０アンペア（Ａ）になり、消耗電極
２と母材３との間のアークが消滅する。このとき、リア
クトル５のエネルギ放出はまだ完了していないため、消
耗電極２側が負極で母材３側が正極となる極性の電圧が
瞬時に印加される。この印加電圧は、インバータ回路４
のAB間電圧つまりコンデンサC0およびC1,C4の電圧と等
しい。つまり、アーク消滅後、コンデンサC0およびC1,C
4の再点弧基準電圧E0にほぼ近い値の電圧値が消耗電極
２と母材３との間に瞬時に印加されることで、アークが
再生するのである。その後は、直流電源１からの電流
は、トランジスタQ3→母材３→消耗電極２→ケーブルイ
ンダクタンス６→トランジスタQ2→リアクトル５→直流
電源１の順に流れて、正極性溶接が行なわれる。
一方、充電用コンデンサC0に充電されたリアクトル５
とケーブルインダクタンス６との放出エネルギは放電抵
抗R0にて消費され、第２図（ｅ）に示すように、このコ
ンデンサC0の電圧Ｅが、次の極性切換時までに再点弧基
準電圧E0となるようにする。ここで、大きな値をもつケ
ーブルインダクタンス６に対応できるように充電用コン
デンサC0の容量を大きくすると、極性切換の周期が小さ
い場合に放出エネルギを消費するには、コンデンサC0の
放電抵抗は小さな値となり、定電圧回路７内で常時非常
に大きな電力を消費することになる。このため、本実施
例では、放電抵抗R0に放電用トランジスタ８を直列に接
続する構成として、充電用コンデンサC0の電圧Ｅを電圧
検出器９で検出し、このコンデンサC0でリアクトル５ケ
ーブルインダクタンス６との放出エネルギを吸収して再
点弧基準電圧E0からある一定値だけ上昇した時に、制御
回路10により、トランジスタ８をオン状態にして、コン
デンサC0の電圧Ｅが再点弧基準電圧E0になるまでコンデ
ンサC0を放電した後、トランジスタ８をオフ状態として
放電を終了するようにしている。これにより、コンデン
サC0の電圧Ｅは、第２図（ｅ）に示すように、時刻t
1後、リアクトル５とケーブルインダクタンス６との放
出エネルギの充電により多少増加するが、この放出エネ
ルギ分のみが放電抵抗R0で消費され、再点弧基準電圧E0
に維持されている。
とケーブルインダクタンス６との放出エネルギは放電抵
抗R0にて消費され、第２図（ｅ）に示すように、このコ
ンデンサC0の電圧Ｅが、次の極性切換時までに再点弧基
準電圧E0となるようにする。ここで、大きな値をもつケ
ーブルインダクタンス６に対応できるように充電用コン
デンサC0の容量を大きくすると、極性切換の周期が小さ
い場合に放出エネルギを消費するには、コンデンサC0の
放電抵抗は小さな値となり、定電圧回路７内で常時非常
に大きな電力を消費することになる。このため、本実施
例では、放電抵抗R0に放電用トランジスタ８を直列に接
続する構成として、充電用コンデンサC0の電圧Ｅを電圧
検出器９で検出し、このコンデンサC0でリアクトル５ケ
ーブルインダクタンス６との放出エネルギを吸収して再
点弧基準電圧E0からある一定値だけ上昇した時に、制御
回路10により、トランジスタ８をオン状態にして、コン
デンサC0の電圧Ｅが再点弧基準電圧E0になるまでコンデ
ンサC0を放電した後、トランジスタ８をオフ状態として
放電を終了するようにしている。これにより、コンデン
サC0の電圧Ｅは、第２図（ｅ）に示すように、時刻t
1後、リアクトル５とケーブルインダクタンス６との放
出エネルギの充電により多少増加するが、この放出エネ
ルギ分のみが放電抵抗R0で消費され、再点弧基準電圧E0
に維持されている。
また、コンデンサC1,C4の電圧は、それぞれ抵抗R1,R4
を通してコンデンサC0に流れ込む電流により低下し、再
点弧基準電圧にほぼ維持される。
を通してコンデンサC0に流れ込む電流により低下し、再
点弧基準電圧にほぼ維持される。
なお、第２図（ｃ）は消耗電極２と母材３との間の溶
接電圧を示すグラフである。
接電圧を示すグラフである。
以上、逆極性溶接から正極性溶接への極性反転につい
て説明したが、正極性溶接から逆極性溶接への極性反転
（即ち、トランジスタQ2,Q3がオンで且つトランジスタQ
1,Q4がオフの状態から、トランジスタQ1,Q4がオンで且
つトランジスタQ2,Q3がオフの状態に切り換える場合）
も、上述の場合と同様に、アークが容易に再生され円滑
な交流アーク溶接が行なわれる。
て説明したが、正極性溶接から逆極性溶接への極性反転
（即ち、トランジスタQ2,Q3がオンで且つトランジスタQ
1,Q4がオフの状態から、トランジスタQ1,Q4がオンで且
つトランジスタQ2,Q3がオフの状態に切り換える場合）
も、上述の場合と同様に、アークが容易に再生され円滑
な交流アーク溶接が行なわれる。
なお、交流アーク溶接を行なう場合の再点弧電圧とし
て正極性から逆極性に切り換えるときに大きな電圧が必
要となるが、本実施例の溶接電源による実験では、再点
弧基準電圧を、Ar80％,CO220％のMAG溶接の時は200ボル
ト（Ｖ）以上、CO2溶接の時は400V以上とすれば、アー
ク再生が容易となり、アーク切れの無い円滑な交流アー
ク溶接を行なうことができた。
て正極性から逆極性に切り換えるときに大きな電圧が必
要となるが、本実施例の溶接電源による実験では、再点
弧基準電圧を、Ar80％,CO220％のMAG溶接の時は200ボル
ト（Ｖ）以上、CO2溶接の時は400V以上とすれば、アー
ク再生が容易となり、アーク切れの無い円滑な交流アー
ク溶接を行なうことができた。
このように、本実施例によれば、極性切換時にインバ
ータ回路４におけるパワートランジスタQ1〜Q4を保護し
つつ、極性反転時には瞬時に数百ボルトの再点弧可能な
電圧が消耗電極２と母材３との間に印加されるため、従
来のように極性切換が短絡期間のみに制約されることな
く、アーク期間中における極性反転を安定して容易に行
なえるようになる。
ータ回路４におけるパワートランジスタQ1〜Q4を保護し
つつ、極性反転時には瞬時に数百ボルトの再点弧可能な
電圧が消耗電極２と母材３との間に印加されるため、従
来のように極性切換が短絡期間のみに制約されることな
く、アーク期間中における極性反転を安定して容易に行
なえるようになる。
また、リアクトル５およびケーブルインダクタンス６
の放出エネルギをアーク再点弧に利用することで、溶接
電流を供給するための直流電源１の無負荷電圧が特に高
いものである必要がなくなり、小出力の高電圧電源を用
意すればよい。
の放出エネルギをアーク再点弧に利用することで、溶接
電流を供給するための直流電源１の無負荷電圧が特に高
いものである必要がなくなり、小出力の高電圧電源を用
意すればよい。
これによつて、消耗電極式交流アーク溶接において、
低電流域から高電流域までの広範囲の電流域に亘り、消
耗電極２の移行形態によらず所望通りの極性時間比率を
正確に得ることが可能となり、ガスメタルアーク溶接の
適用範囲が大幅に広がる利点もある。
低電流域から高電流域までの広範囲の電流域に亘り、消
耗電極２の移行形態によらず所望通りの極性時間比率を
正確に得ることが可能となり、ガスメタルアーク溶接の
適用範囲が大幅に広がる利点もある。
［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の消耗電極式交流アーク
溶接電源によれば、インバータ回路による極性切換時に
は、リアクトルによる放出エネルギが、充電用ダイオー
ドを介し充電用コンデンサにより吸収されるとともに、
各スイツチング素子の耐圧以下でアーク再点弧に必要な
電圧以上の電圧値にクランプされるように構成されてい
るので、スイツチング素子を保護しつつ、瞬時に再点弧
可能な電圧を消耗電極と母材との間に印加できるのであ
り、アーク期間中における極性反転を安定して容易に行
なえるようになつて、従来に比し、溶接の安定性を高め
ることができる上、溶接作業の能率を向上させることが
できる。
溶接電源によれば、インバータ回路による極性切換時に
は、リアクトルによる放出エネルギが、充電用ダイオー
ドを介し充電用コンデンサにより吸収されるとともに、
各スイツチング素子の耐圧以下でアーク再点弧に必要な
電圧以上の電圧値にクランプされるように構成されてい
るので、スイツチング素子を保護しつつ、瞬時に再点弧
可能な電圧を消耗電極と母材との間に印加できるのであ
り、アーク期間中における極性反転を安定して容易に行
なえるようになつて、従来に比し、溶接の安定性を高め
ることができる上、溶接作業の能率を向上させることが
できる。
また、リアクトルの放出エネルギをアーク再点弧に利
用することができ、溶接電流を供給するための直流電源
の無負荷電圧が特に高いものである必要がなく小出力の
高電圧電源を用意すればよい。
用することができ、溶接電流を供給するための直流電源
の無負荷電圧が特に高いものである必要がなく小出力の
高電圧電源を用意すればよい。
従つて、消耗電極式交流アーク溶接において、低電流
域から高電流域までの広範囲の電流域に亘り、消耗電極
の移行形態によらず所望通りの極性時間比率を正確に得
ることができ、ガスメタルアーク溶接の適用範囲が大幅
に広がる効果がある。
域から高電流域までの広範囲の電流域に亘り、消耗電極
の移行形態によらず所望通りの極性時間比率を正確に得
ることができ、ガスメタルアーク溶接の適用範囲が大幅
に広がる効果がある。
さらに、前記充電用コンデンサの電圧を検出してオン
する放電用トランジスタと放電抵抗との直列接続体が、
前記充電用コンデンサに並列に設けられ、前記充電用コ
ンデンサの電圧が上昇しすぎると、前記放電用トランジ
スタをオンにして前記放出エネルギーを前記放電抵抗で
消費するようにしたので、単に前記充電用コンデンサに
並列に放電抵抗を接続した場合に比較して、前記定電圧
回路の電源の消費電力を少なくすることができる。
する放電用トランジスタと放電抵抗との直列接続体が、
前記充電用コンデンサに並列に設けられ、前記充電用コ
ンデンサの電圧が上昇しすぎると、前記放電用トランジ
スタをオンにして前記放出エネルギーを前記放電抵抗で
消費するようにしたので、単に前記充電用コンデンサに
並列に放電抵抗を接続した場合に比較して、前記定電圧
回路の電源の消費電力を少なくすることができる。
第１図は本発明の一実施例としての消耗電極式交流アー
ク溶接電源を示す回路図、第２図（ａ）〜（ｅ）はいず
れも上記実施例を説明するためのもので、第２図
（ａ），（ｂ）はそのスイツチング素子のタイミングチ
ヤート、第２図（ｃ），（ｄ）はそれぞれその消耗電極
と母材との間の溶接電流および溶接電圧を示すグラフ、
第２図（ｅ）はその充電用コンデンサの電圧を示すグラ
フである。 図において、１……直流電源、２……消耗電極、３……
母材、４……フルブリツジ型インバータ回路、５……リ
アクトル、７……定電圧回路、C0……充電用コンデン
サ、D1〜D4……フライホイールダイオード、D10,D30…
…充電用ダイオード、Q1〜Q4……スイツチング素子とし
てのパワートランジスタ。
ク溶接電源を示す回路図、第２図（ａ）〜（ｅ）はいず
れも上記実施例を説明するためのもので、第２図
（ａ），（ｂ）はそのスイツチング素子のタイミングチ
ヤート、第２図（ｃ），（ｄ）はそれぞれその消耗電極
と母材との間の溶接電流および溶接電圧を示すグラフ、
第２図（ｅ）はその充電用コンデンサの電圧を示すグラ
フである。 図において、１……直流電源、２……消耗電極、３……
母材、４……フルブリツジ型インバータ回路、５……リ
アクトル、７……定電圧回路、C0……充電用コンデン
サ、D1〜D4……フライホイールダイオード、D10,D30…
…充電用ダイオード、Q1〜Q4……スイツチング素子とし
てのパワートランジスタ。
Claims (1)
- 【請求項１】直流電源と、同直流電源にリアクトルを介
して接続され、それぞれフライホイールダイオードを並
設された複数のスイツチング素子のオンオフにより上記
直流電源からの直流電圧の極性を切り換えて交流電源を
消耗電極と母材との間に供給するインバータ回路とを備
え、 充電用ダイオードと、同充電用ダイオードに対して直列
に接続されて上記スイツチング素子の耐圧以下でアーク
再点弧に必要な電圧以上の電圧値を保つ充電用コンデン
サとを有する定電圧回路とが設けられ、 上記充電用ダイオードと上記定電圧回路とを直列に接続
して成る複合回路が上記インバータ回路に対して並列に
接続され、 前記定電圧回路の前記充電用コンデンサに、この充電用
コンデンサの電圧を検出してオンする放電用トランジス
タと放電抵抗との直列接続体が、並列に設けられ、 上記インバータ回路による極性切換時には、上記リアク
トルによる放出エネルギーが上記ダイオードを介して上
記充電用コンデンサに吸収され、この充電用コンデンサ
の電圧が上昇しすぎると、前記放電用トランジスタをオ
ンにしてこの放出エネルギーを前記放電抵抗で消費する
ようにしたことを特徴とする消耗電極式交流アーク溶接
電源。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62113551A JP2643938B2 (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | 消耗電極式交流アーク溶接電源 |
| US07/192,622 US4877941A (en) | 1987-05-12 | 1988-05-11 | Power supply system for consumable electrode arc welding and method of controlling the same |
| KR1019880005472A KR910004997B1 (ko) | 1987-05-12 | 1988-05-11 | 소모전극식 아크용접용 전원시스템 |
| DE3816238A DE3816238A1 (de) | 1987-05-12 | 1988-05-11 | Stromversorgungssystem zur abschmelzelektroden-lichtbogenschweissung und verfahren zum steuern desselben |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62113551A JP2643938B2 (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | 消耗電極式交流アーク溶接電源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63278673A JPS63278673A (ja) | 1988-11-16 |
| JP2643938B2 true JP2643938B2 (ja) | 1997-08-25 |
Family
ID=14615165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62113551A Expired - Fee Related JP2643938B2 (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | 消耗電極式交流アーク溶接電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2643938B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3312713B2 (ja) * | 1995-04-28 | 2002-08-12 | オリジン電気株式会社 | 交流プラズマアーク溶接機 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5222551A (en) * | 1975-08-15 | 1977-02-19 | Hitachi Seiko Kk | Arc welding equipment |
| JPS58141854A (ja) * | 1982-02-19 | 1983-08-23 | Hitachi Seiko Ltd | ア−ク溶接電源装置 |
-
1987
- 1987-05-12 JP JP62113551A patent/JP2643938B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63278673A (ja) | 1988-11-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |