JP2964680B2 - 直流アーク溶接用電源装置 - Google Patents
直流アーク溶接用電源装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は直流アーク溶接用電源装
置の改良に関し、特に消耗電極を用いて短絡とアークと
をくりかえす短絡移行式アーク溶接に好適な直流アーク
溶接用電源装置に関するものである。
置の改良に関し、特に消耗電極を用いて短絡とアークと
をくりかえす短絡移行式アーク溶接に好適な直流アーク
溶接用電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】消耗電極を用いるアーク溶接において、
消耗電極と被溶接物とが短絡したときに、短絡によって
溶接電流が急増し、これによって短絡部が急速に加熱溶
融されて溶断し、再びアークに移行することになる。こ
の短絡からアーク再生に移るときに短絡によって増加し
た溶接電流が急速に減少しないとアーク再生の瞬間に過
剰入力となって大量のスパッタを発生させることにな
る。このため短絡からアークの再生に移るときに溶接電
流をできるかぎり急速に減少させるための工夫が重要で
ある。
消耗電極と被溶接物とが短絡したときに、短絡によって
溶接電流が急増し、これによって短絡部が急速に加熱溶
融されて溶断し、再びアークに移行することになる。こ
の短絡からアーク再生に移るときに短絡によって増加し
た溶接電流が急速に減少しないとアーク再生の瞬間に過
剰入力となって大量のスパッタを発生させることにな
る。このため短絡からアークの再生に移るときに溶接電
流をできるかぎり急速に減少させるための工夫が重要で
ある。
【０００３】従来は溶接現象を監視し、短絡からアーク
に移行した直後に一時溶接電源の出力制御素子を完全に
遮断する方法が採用されている。図１はこの方式のアー
ク溶接用電源装置の例を示す接続図である。同図におい
て１は交流電源であり商用交流電源が用いられる。２は
整流回路、３は整流回路２の出力を高周波交流に変換す
るためのインバータ回路、４はインバータ回路３の出力
をアーク溶接に適した電圧に変換する変圧器、５は変圧
器４の出力を整流して再度直流に変換する整流回路、６
は直流リアクトル、７はフライホイールダイオードであ
る。８は出力電圧検出器、９は出力電圧設定器、１０は
比較器、１１はインバータ制御回路であり公知のＰＷＭ
制御回路が用いられる。１２は消耗電極、１３は被溶接
物、１４は溶接電圧検出器、１５は溶接現象監視回路で
あり電極１２と被溶接物１３とが短絡して溶接電圧検出
器１４の出力が低下してからアークが再生して再び上昇
するまでの間ハイレベル信号を出力する。１６は溶接現
象監視回路１５の出力信号の立下りによってトリガーさ
れるモノマルチバイブレータであり、アーク再生の瞬間
から一定時間のハイレベル信号を出力する。このモノマ
ルチバイブレータ１６の出力信号はインバータ制御回路
１１に供給されてインバータ回路３に対する駆動信号を
遮断する禁止信号として作用する。また１７は出力ケー
ブルに分布するインダクタンスを便宜上１個のインダク
タンスとして示したものである。
に移行した直後に一時溶接電源の出力制御素子を完全に
遮断する方法が採用されている。図１はこの方式のアー
ク溶接用電源装置の例を示す接続図である。同図におい
て１は交流電源であり商用交流電源が用いられる。２は
整流回路、３は整流回路２の出力を高周波交流に変換す
るためのインバータ回路、４はインバータ回路３の出力
をアーク溶接に適した電圧に変換する変圧器、５は変圧
器４の出力を整流して再度直流に変換する整流回路、６
は直流リアクトル、７はフライホイールダイオードであ
る。８は出力電圧検出器、９は出力電圧設定器、１０は
比較器、１１はインバータ制御回路であり公知のＰＷＭ
制御回路が用いられる。１２は消耗電極、１３は被溶接
物、１４は溶接電圧検出器、１５は溶接現象監視回路で
あり電極１２と被溶接物１３とが短絡して溶接電圧検出
器１４の出力が低下してからアークが再生して再び上昇
するまでの間ハイレベル信号を出力する。１６は溶接現
象監視回路１５の出力信号の立下りによってトリガーさ
れるモノマルチバイブレータであり、アーク再生の瞬間
から一定時間のハイレベル信号を出力する。このモノマ
ルチバイブレータ１６の出力信号はインバータ制御回路
１１に供給されてインバータ回路３に対する駆動信号を
遮断する禁止信号として作用する。また１７は出力ケー
ブルに分布するインダクタンスを便宜上１個のインダク
タンスとして示したものである。
【０００４】同図の装置において、出力電圧設定器９の
出力信号Ｖｒは出力電圧検出器８の出力Ｖｆと比較器１
０にて比較されて差信号ΔＶ＝Ｖｆ−Ｖｒがインバータ
制御回路１１に供給されて、インバータ制御回路１１は
この差電圧ΔＶが減少する方向にインバータ回路３に対
する駆動信号のパルス幅を調整する。この結果、出力端
子（ａ），（ｂ）間の電圧は出力設定器９の設定値Ｖｒ
に対応した略一定の電圧に保たれる。
出力信号Ｖｒは出力電圧検出器８の出力Ｖｆと比較器１
０にて比較されて差信号ΔＶ＝Ｖｆ−Ｖｒがインバータ
制御回路１１に供給されて、インバータ制御回路１１は
この差電圧ΔＶが減少する方向にインバータ回路３に対
する駆動信号のパルス幅を調整する。この結果、出力端
子（ａ），（ｂ）間の電圧は出力設定器９の設定値Ｖｒ
に対応した略一定の電圧に保たれる。
【０００５】図２は図１の装置の動作を説明するための
線図であり、同図（ａ）は電極１２と被溶接物１３との
相互関係を模式的に示した図であり、図中斜線部は溶融
部分を示す。同図（ｂ）は電極１２と被溶接物１３との
間の電圧、即ち溶接電圧Ｖａを示し、（ｃ）は溶接現象
監視回路１５の出力信号、（ｄ）はこの溶接現象監視回
路１５の出力によってトリガーされるモノマルチバイブ
レータ１６の出力信号を示し、（ｅ）はインバータの動
作および停止状態を示し、また（ｆ）はこれらによって
得られる溶接電流Ｉａの変化を示している。
線図であり、同図（ａ）は電極１２と被溶接物１３との
相互関係を模式的に示した図であり、図中斜線部は溶融
部分を示す。同図（ｂ）は電極１２と被溶接物１３との
間の電圧、即ち溶接電圧Ｖａを示し、（ｃ）は溶接現象
監視回路１５の出力信号、（ｄ）はこの溶接現象監視回
路１５の出力によってトリガーされるモノマルチバイブ
レータ１６の出力信号を示し、（ｅ）はインバータの動
作および停止状態を示し、また（ｆ）はこれらによって
得られる溶接電流Ｉａの変化を示している。
【０００６】図２に示すように電極１２の先端がアーク
によって溶融されて次第に大きな溶滴となり、時刻ｔ＝
ｔ１にて被溶接物１３に短絡する。この短絡によって溶
接電圧Ｖａはほぼ零近くまで低下し、これによって溶接
現象監視回路１５の出力はハイレベルとなる。一方出力
電圧検出器８の出力信号がフィードバックされて出力電
圧設定器９の出力Ｖｒと比較されて差信号ΔＶ＝Ｖｒ−
Ｖｆが減少するようにインバータ制御回路１１が動作す
るので、出力端子（ａ）（ｂ）間の出力電圧を一定に保
つよう動作する。このために出力電流は図２の時刻ｔ＝
ｔ１からｔ２に示すように急増し、この電流によって電
極１２と被溶接物１３との短絡部が加熱され、また短絡
部分の溶接金属が表面張力と短絡電流によるピンチ効果
で被溶接物１３の方に移行し、次第に短絡部が細くな
り、時刻ｔ＝ｔ２で遂に短絡が解消されアークが再生す
る。アークの再生によって溶接電圧が急増すると溶接現
象監視回路１５はこれを検出して出力信号ｓはローレベ
ルに反転する。信号ｓがローレベルに反転すると、この
信号の立下りによってモノマルチバイブレータ１６がト
リガーされて一定時間幅のハイレベル信号ｋを出力し、
インバータ制御回路１１はこれによって信号ｋがハイレ
ベルの間中インバータ回路３を停止させる。インバータ
回路３の停止によって整流回路５に対する電力の供給は
なくなるが、短絡期間中に流れていた電流Ｉａによって
直流リアクトル６およびケーブルのインダクタンスに蓄
えられていた電磁エネルギーによって溶接電流Ｉａが続
けて供給される。この電流Ｉａの減少速度は直流リアク
トル６、ケーブルのインダクタンスおよびアーク負荷か
らなる出力回路の時定数によって定まる値となる。
によって溶融されて次第に大きな溶滴となり、時刻ｔ＝
ｔ１にて被溶接物１３に短絡する。この短絡によって溶
接電圧Ｖａはほぼ零近くまで低下し、これによって溶接
現象監視回路１５の出力はハイレベルとなる。一方出力
電圧検出器８の出力信号がフィードバックされて出力電
圧設定器９の出力Ｖｒと比較されて差信号ΔＶ＝Ｖｒ−
Ｖｆが減少するようにインバータ制御回路１１が動作す
るので、出力端子（ａ）（ｂ）間の出力電圧を一定に保
つよう動作する。このために出力電流は図２の時刻ｔ＝
ｔ１からｔ２に示すように急増し、この電流によって電
極１２と被溶接物１３との短絡部が加熱され、また短絡
部分の溶接金属が表面張力と短絡電流によるピンチ効果
で被溶接物１３の方に移行し、次第に短絡部が細くな
り、時刻ｔ＝ｔ２で遂に短絡が解消されアークが再生す
る。アークの再生によって溶接電圧が急増すると溶接現
象監視回路１５はこれを検出して出力信号ｓはローレベ
ルに反転する。信号ｓがローレベルに反転すると、この
信号の立下りによってモノマルチバイブレータ１６がト
リガーされて一定時間幅のハイレベル信号ｋを出力し、
インバータ制御回路１１はこれによって信号ｋがハイレ
ベルの間中インバータ回路３を停止させる。インバータ
回路３の停止によって整流回路５に対する電力の供給は
なくなるが、短絡期間中に流れていた電流Ｉａによって
直流リアクトル６およびケーブルのインダクタンスに蓄
えられていた電磁エネルギーによって溶接電流Ｉａが続
けて供給される。この電流Ｉａの減少速度は直流リアク
トル６、ケーブルのインダクタンスおよびアーク負荷か
らなる出力回路の時定数によって定まる値となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来装置において
は、電極が被溶接物に短絡し、これが溶融してアークが
再生した後は、電力源からの電力の供給は遮断される
が、短絡中に出力回路のインダクタンスに蓄えられた電
磁エネルギーはすべて溶接部を通して放出され消費され
るので、図２の時刻ｔ＝ｔ2 からｔ3 に至る間にみられ
るようにアークの再生の直前からその瞬間に流れる電流
は非常に大きく、このために破断直前の細くなった短絡
部に過大な電流が流れることになり、この部分を沸騰，
爆飛させて、大きなスパッタが生じることになる。
は、電極が被溶接物に短絡し、これが溶融してアークが
再生した後は、電力源からの電力の供給は遮断される
が、短絡中に出力回路のインダクタンスに蓄えられた電
磁エネルギーはすべて溶接部を通して放出され消費され
るので、図２の時刻ｔ＝ｔ2 からｔ3 に至る間にみられ
るようにアークの再生の直前からその瞬間に流れる電流
は非常に大きく、このために破断直前の細くなった短絡
部に過大な電流が流れることになり、この部分を沸騰，
爆飛させて、大きなスパッタが生じることになる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、出力端子間、
または直流リアクトルの中間点と他の出力端子との間に
電源の出力を短絡する極性のスイッチング素子を接続す
るとともに溶接電圧を検出し、この溶接電圧が短絡状態
から上昇してアーク再生に至る少し手前の電圧に達した
ときにこのスイッチング素子を導通させ、かつ短絡が解
消してアークに移行する少し手前または直後に遮断する
ようにして、上記従来装置におけるスパッタの発生を防
止したものである。
または直流リアクトルの中間点と他の出力端子との間に
電源の出力を短絡する極性のスイッチング素子を接続す
るとともに溶接電圧を検出し、この溶接電圧が短絡状態
から上昇してアーク再生に至る少し手前の電圧に達した
ときにこのスイッチング素子を導通させ、かつ短絡が解
消してアークに移行する少し手前または直後に遮断する
ようにして、上記従来装置におけるスパッタの発生を防
止したものである。
【０００９】
【実施例】図３に本発明の実施例を示す。同図において
１８は出力端子（ａ）（ｂ）間に接続したスイッチング
用トランジスタであり並列に逆電圧防止用ダイオード１
９が逆極性に接続されている。２０は第１の基準電圧設
定回路、２１は第２の基準電圧設定回路、２２は溶接電
圧検出器１４の出力Ｖa ，第１および第２の基準電圧設
定回路２０，２１の各出力Ｖs1，Ｖs2を入力とし、Ｖa
≧Ｖs1（またはＶa＞Ｖs1）のときに信号ｓ1 を出力
し、Ｖa ＞Ｖs2（またはＶa ≧Ｖs2）のときに信号ｓ2
を出力する比較回路である。２３は信号ｓ1によってセ
ットされ信号ｓ2 にてリセットされるフリップフロップ
回路、２４はフリップフロップ回路２３のＱ端子の出力
ｓ3 によりスイッチングトランジスタ１８を導通させる
駆動回路である。またフリップフロップ回路２３の出力
ｓ3 はインバータ制御回路１１にも供給され、信号ｓ3
が供給されている間はインバータ３を休止させる。図３
のその他の部分は図１の従来装置と同機能の部分に同符
号をつけて詳細な説明は省略する。また図３において図
１の出力電圧検出器８、出力電圧設定器９および比較器
１０は図示を省略してある。
１８は出力端子（ａ）（ｂ）間に接続したスイッチング
用トランジスタであり並列に逆電圧防止用ダイオード１
９が逆極性に接続されている。２０は第１の基準電圧設
定回路、２１は第２の基準電圧設定回路、２２は溶接電
圧検出器１４の出力Ｖa ，第１および第２の基準電圧設
定回路２０，２１の各出力Ｖs1，Ｖs2を入力とし、Ｖa
≧Ｖs1（またはＶa＞Ｖs1）のときに信号ｓ1 を出力
し、Ｖa ＞Ｖs2（またはＶa ≧Ｖs2）のときに信号ｓ2
を出力する比較回路である。２３は信号ｓ1によってセ
ットされ信号ｓ2 にてリセットされるフリップフロップ
回路、２４はフリップフロップ回路２３のＱ端子の出力
ｓ3 によりスイッチングトランジスタ１８を導通させる
駆動回路である。またフリップフロップ回路２３の出力
ｓ3 はインバータ制御回路１１にも供給され、信号ｓ3
が供給されている間はインバータ３を休止させる。図３
のその他の部分は図１の従来装置と同機能の部分に同符
号をつけて詳細な説明は省略する。また図３において図
１の出力電圧検出器８、出力電圧設定器９および比較器
１０は図示を省略してある。
【００１０】図４は図３の実施例の動作を説明するため
の線図であり、図５は図４の線図において短絡からアー
ク再生に至る時刻ｔ＝ｔ1 からｔ4 に至る間を時間軸
（横軸）を拡大して示した図である。両図において
（ａ）は溶接電圧検出器１４の出力Ｖa 、（ｂ）および
（Ｃ）は比較回路２２の出力ｓ1 およびｓ2 、（ｄ）は
フリップフロップ回路２３の出力ｓ3 を示し、（ｅ）は
溶接電流Ｉa を示している。また（ｆ）は各時刻におけ
る電極１２と被溶接物１３との関係を模式的に示した図
である。
の線図であり、図５は図４の線図において短絡からアー
ク再生に至る時刻ｔ＝ｔ1 からｔ4 に至る間を時間軸
（横軸）を拡大して示した図である。両図において
（ａ）は溶接電圧検出器１４の出力Ｖa 、（ｂ）および
（Ｃ）は比較回路２２の出力ｓ1 およびｓ2 、（ｄ）は
フリップフロップ回路２３の出力ｓ3 を示し、（ｅ）は
溶接電流Ｉa を示している。また（ｆ）は各時刻におけ
る電極１２と被溶接物１３との関係を模式的に示した図
である。
【００１１】ここでまず第１および第２の基準電圧設定
回路２０、２１の設定値Ｖｓ１，Ｖｓ２の決定の仕方に
ついて説明する。電極１２の先端の溶融部と被溶接物１
３とが短絡すると溶接電圧Ｖａは図５（ａ）の時刻ｔ＝
ｔ１に示すように高いアーク電圧からほぼ零近くのＶｓ
ｏまで急減する。このときインバータ制御回路１１はフ
ィードバック信号が急減するために誤差信号ΔＶが大と
なり、大きな出力を発生するようにインバータ回路３に
作用する。この結果出力電流Ｉａが急増する。一方、短
絡部は電極先端の溶融部が表面張力と大なる短絡電流の
ピンチ効果によって次第に細く絞られてくるために電圧
Ｖａは次第に上昇し、そのまま放置すれば図２にて説明
したようにやがて短絡部が破断してアークが再生する。
そこで第１の基準電圧設定回路２０の設定電圧Ｖｓ１と
してアーク再生のときの電圧Ｖｏよりわずかに低い電圧
（Ｖｏ＞Ｖｓ１＞Ｖｓｏ、但しＶｓｏは短絡初期の溶接
電圧）に定め、また第２の基準電圧設定回路２１の設定
電圧Ｖｓ２としてＶｏかまたはこの前後の電圧（但し、
Ｖｓ２≧Ｖｓ１）に定めればよい。
回路２０、２１の設定値Ｖｓ１，Ｖｓ２の決定の仕方に
ついて説明する。電極１２の先端の溶融部と被溶接物１
３とが短絡すると溶接電圧Ｖａは図５（ａ）の時刻ｔ＝
ｔ１に示すように高いアーク電圧からほぼ零近くのＶｓ
ｏまで急減する。このときインバータ制御回路１１はフ
ィードバック信号が急減するために誤差信号ΔＶが大と
なり、大きな出力を発生するようにインバータ回路３に
作用する。この結果出力電流Ｉａが急増する。一方、短
絡部は電極先端の溶融部が表面張力と大なる短絡電流の
ピンチ効果によって次第に細く絞られてくるために電圧
Ｖａは次第に上昇し、そのまま放置すれば図２にて説明
したようにやがて短絡部が破断してアークが再生する。
そこで第１の基準電圧設定回路２０の設定電圧Ｖｓ１と
してアーク再生のときの電圧Ｖｏよりわずかに低い電圧
（Ｖｏ＞Ｖｓ１＞Ｖｓｏ、但しＶｓｏは短絡初期の溶接
電圧）に定め、また第２の基準電圧設定回路２１の設定
電圧Ｖｓ２としてＶｏかまたはこの前後の電圧（但し、
Ｖｓ２≧Ｖｓ１）に定めればよい。
【００１２】上記のように基準電圧Ｖs1、Ｖs2を定める
と、時刻ｔ＝ｔ1 において電極１２と被溶接物１３とが
短絡すると溶接電圧Ｖa はＶa ＝Ｖsoに急減し、以後電
流Ｉa の増加とともに上昇してゆく。時刻ｔ＝ｔ2 にお
いて溶接電圧Ｖa が第１の基準電圧Ｖs1を超えてＶa ≧
Ｖs1となると比較回路２２の出力信号ｓ1 がハイレベル
となり、これによってフリップフロップ回路２３の出力
ｓ3 がハイレベルとなる。信号ｓ3 がハイレベルとなる
と駆動回路２４を介してスイッチング用トランジスタ１
８が導通し、出力端子（ａ）（ｂ）間が短絡される。こ
れによってそれまで直流リアクトル６に流れていた電流
はトランジスタ１８とフライホイールダイオード７とを
環流する電流となって流れ溶接部へは供給されなくな
る。したがって時刻ｔ＝ｔ2 以後において溶接部に供給
される電流はそれ以前に流れていた電流によってケーブ
ルのインダクタンス１７に蓄えられた電磁エネルギーに
よるものだけであり、このケーブルのインダクタンスは
小さいので、蓄えられていた電磁エネルギーも少なく、
溶接部の抵抗等によって急速に消費されて溶接電流は急
速に減少する。このために、短絡部は図５の（ｆ）に示
すようにますます細くなるにもかかわらず溶接電圧は一
旦低下し、短絡部がさらに細く絞られて破断寸前になっ
て上昇を始める。この結果、溶接電圧Ｖa は時刻ｔ＝ｔ
3 において再び第１の基準値Ｖs1を超えるが、このとき
すでにフリップフロップ回路２３の出力ｓ3 はハイレベ
ルになっているので何ら変化はない。さらに短絡部が細
くなり、ほとんど破断に近づくと電圧は急速に上昇し、
このとき時刻ｔ＝ｔ4 にて第２の基準電圧Ｖs2を超え
る。
と、時刻ｔ＝ｔ1 において電極１２と被溶接物１３とが
短絡すると溶接電圧Ｖa はＶa ＝Ｖsoに急減し、以後電
流Ｉa の増加とともに上昇してゆく。時刻ｔ＝ｔ2 にお
いて溶接電圧Ｖa が第１の基準電圧Ｖs1を超えてＶa ≧
Ｖs1となると比較回路２２の出力信号ｓ1 がハイレベル
となり、これによってフリップフロップ回路２３の出力
ｓ3 がハイレベルとなる。信号ｓ3 がハイレベルとなる
と駆動回路２４を介してスイッチング用トランジスタ１
８が導通し、出力端子（ａ）（ｂ）間が短絡される。こ
れによってそれまで直流リアクトル６に流れていた電流
はトランジスタ１８とフライホイールダイオード７とを
環流する電流となって流れ溶接部へは供給されなくな
る。したがって時刻ｔ＝ｔ2 以後において溶接部に供給
される電流はそれ以前に流れていた電流によってケーブ
ルのインダクタンス１７に蓄えられた電磁エネルギーに
よるものだけであり、このケーブルのインダクタンスは
小さいので、蓄えられていた電磁エネルギーも少なく、
溶接部の抵抗等によって急速に消費されて溶接電流は急
速に減少する。このために、短絡部は図５の（ｆ）に示
すようにますます細くなるにもかかわらず溶接電圧は一
旦低下し、短絡部がさらに細く絞られて破断寸前になっ
て上昇を始める。この結果、溶接電圧Ｖa は時刻ｔ＝ｔ
3 において再び第１の基準値Ｖs1を超えるが、このとき
すでにフリップフロップ回路２３の出力ｓ3 はハイレベ
ルになっているので何ら変化はない。さらに短絡部が細
くなり、ほとんど破断に近づくと電圧は急速に上昇し、
このとき時刻ｔ＝ｔ4 にて第２の基準電圧Ｖs2を超え
る。
【００１３】Ｖａ＞Ｖｓ２となると比較回路２２は信号
ｓ２を出力し、これによってフリップフロップ回路２３
がリセットされて出力信号ｓ３はローレベルに反転す
る。この結果、トランジスタ１８に流れていた電流はそ
のまま電極１２と被溶接物１３とからなる溶接部に流れ
ることになる。なお、溶接電圧ＶａがＶｓｏから上昇し
てＶａ≧Ｖｓ１となってからＶｓ２≧Ｖｓ１となるまで
の間にある間は信号ｓ３がインバータ制御回路１１も停
止させるので電源回路からの新たな電力の供給はない。
このように動作する結果、図３の実施例においては図
４、図５の（ｅ）に示すように短絡解消の直前において
溶接電流が一時急減するので短絡解消の瞬間の過熱がな
くなり、スパッタの発生を確実に防止するものである。
ｓ２を出力し、これによってフリップフロップ回路２３
がリセットされて出力信号ｓ３はローレベルに反転す
る。この結果、トランジスタ１８に流れていた電流はそ
のまま電極１２と被溶接物１３とからなる溶接部に流れ
ることになる。なお、溶接電圧ＶａがＶｓｏから上昇し
てＶａ≧Ｖｓ１となってからＶｓ２≧Ｖｓ１となるまで
の間にある間は信号ｓ３がインバータ制御回路１１も停
止させるので電源回路からの新たな電力の供給はない。
このように動作する結果、図３の実施例においては図
４、図５の（ｅ）に示すように短絡解消の直前において
溶接電流が一時急減するので短絡解消の瞬間の過熱がな
くなり、スパッタの発生を確実に防止するものである。
【００１４】ただし、本発明を実施するときは短絡から
解放に至る時の検出電圧Ｖa は図５（ａ）のように必ず
Ｖsoから上昇してＶs1で出力端子がスイッチング素子に
よって短絡されると再度低下してＶa ＜Ｖs1となり、そ
の後短絡部がさらに細くなるにつれて再び上昇してＶs1
を超えてＶs2から短絡解消の瞬間の電圧Ｖo まで上昇し
てゆくので、Ｖs1とＶs2とを等しくしても十分に時刻ｔ
2 とｔ4とを区別して検出することができる。それ故、
Ｖo ≧Ｖs2≧Ｖs1＞Ｖsoであればよいことになる。
解放に至る時の検出電圧Ｖa は図５（ａ）のように必ず
Ｖsoから上昇してＶs1で出力端子がスイッチング素子に
よって短絡されると再度低下してＶa ＜Ｖs1となり、そ
の後短絡部がさらに細くなるにつれて再び上昇してＶs1
を超えてＶs2から短絡解消の瞬間の電圧Ｖo まで上昇し
てゆくので、Ｖs1とＶs2とを等しくしても十分に時刻ｔ
2 とｔ4とを区別して検出することができる。それ故、
Ｖo ≧Ｖs2≧Ｖs1＞Ｖsoであればよいことになる。
【００１５】図３に示した実施例においては、短絡解消
の直前を検出するために溶接電圧として電極と被溶接物
との間の電圧を検出する必要があった。実際の装置にお
いて電極と被溶接物との間の電圧を直接検出するために
は図３に示したように検出用のケーブルを別に設けなけ
ればならず、溶接用ケーブルが数メートルないし十数メ
ートルにも及ぶときには検出用ケーブルの取扱いが煩雑
となり、またこのような長い検出用ケーブルを用いると
信号にノイズが混入する可能性が大きくなることが考え
られる。
の直前を検出するために溶接電圧として電極と被溶接物
との間の電圧を検出する必要があった。実際の装置にお
いて電極と被溶接物との間の電圧を直接検出するために
は図３に示したように検出用のケーブルを別に設けなけ
ればならず、溶接用ケーブルが数メートルないし十数メ
ートルにも及ぶときには検出用ケーブルの取扱いが煩雑
となり、またこのような長い検出用ケーブルを用いると
信号にノイズが混入する可能性が大きくなることが考え
られる。
【００１６】図６は溶接電圧の検出を電源の出力端子
（ａ）（ｂ）で行ない得るようにした本発明の別の実施
例を示す接続図である。同図において、１８はスイッチ
ング用トランジスタ、１９はトランジスタ１８の保護用
ダイオードであり直流リアクトルに設けられた中間タッ
プと出力端子（ｂ）との間に接続されている。３０は略
定電圧特性の直流電源部であり、例えば図１および図３
に示した装置における交流電源１、整流回路２、インバ
ータ回路３、変圧器４、整流回路５、フライホイールダ
イオード７、出力電圧検出器８、出力電圧設定器９、比
較器１０およびインバータ制御回路１１に相当する。３
１はスイッチング用トランジスタ１８を駆動するための
トランジスタ制御回路であり、図３に示した実施例と異
なり、出力端子（ａ）（ｂ）間の電圧を検出する溶接電
圧検出回路１４の出力Ｖａを入力として基準電圧Ｖs1お
よびＶs2と比較し、Ｖa がＶo から上昇してＶa ≧Ｖs1
になったときからＶa ＞Ｖs2になるまでの間トランジス
タ１８を導通させる信号ｓ3 を出力する回路であって、
図３に示した実施例の第１および第２の基準電圧設定回
路２０，２１、比較回路２２、フリップフロップ回路２
３および駆動回路２４に相当する。
（ａ）（ｂ）で行ない得るようにした本発明の別の実施
例を示す接続図である。同図において、１８はスイッチ
ング用トランジスタ、１９はトランジスタ１８の保護用
ダイオードであり直流リアクトルに設けられた中間タッ
プと出力端子（ｂ）との間に接続されている。３０は略
定電圧特性の直流電源部であり、例えば図１および図３
に示した装置における交流電源１、整流回路２、インバ
ータ回路３、変圧器４、整流回路５、フライホイールダ
イオード７、出力電圧検出器８、出力電圧設定器９、比
較器１０およびインバータ制御回路１１に相当する。３
１はスイッチング用トランジスタ１８を駆動するための
トランジスタ制御回路であり、図３に示した実施例と異
なり、出力端子（ａ）（ｂ）間の電圧を検出する溶接電
圧検出回路１４の出力Ｖａを入力として基準電圧Ｖs1お
よびＶs2と比較し、Ｖa がＶo から上昇してＶa ≧Ｖs1
になったときからＶa ＞Ｖs2になるまでの間トランジス
タ１８を導通させる信号ｓ3 を出力する回路であって、
図３に示した実施例の第１および第２の基準電圧設定回
路２０，２１、比較回路２２、フリップフロップ回路２
３および駆動回路２４に相当する。
【００１７】図６の実施例においては、出力端子（ａ）
（ｂ）間の電圧はトランジスタ１８が導通してもリアク
トル６の中間タップよりも出力側の電圧があるので零に
はならず真の溶接電圧に比例して変化するので、図３の
実施例のように電極１２と被溶接物１３との間の電圧を
直接検出した電圧に代用することができる。図７は、直
流リアクトルを６a と６b との２個に分割して、両者の
接続点にスイッチング用トランジスタ１８を接続したも
のであり、動作は図６に示した実施例と同様である。
（ｂ）間の電圧はトランジスタ１８が導通してもリアク
トル６の中間タップよりも出力側の電圧があるので零に
はならず真の溶接電圧に比例して変化するので、図３の
実施例のように電極１２と被溶接物１３との間の電圧を
直接検出した電圧に代用することができる。図７は、直
流リアクトルを６a と６b との２個に分割して、両者の
接続点にスイッチング用トランジスタ１８を接続したも
のであり、動作は図６に示した実施例と同様である。
【００１８】図６および図７の実施例においては、いず
れもスイッチング用トランジスタよりも出力端子側とな
るリアクトルのインダクタンスはスイッチング用トラン
ジスタが導通したときの溶接電流の減少速度を遅らせる
ように作用するので、この部分のインダクタンスを適当
な値に選択することによって最適の溶接電流減少速度を
得るようにすることもできる。また図３の実施例と同様
に図６および図７の実施例においてもトランジスタ制御
回路３１から直流電源部３０に対して信号ｓ3 を供給し
て、トランジスタ１８が導通している期間は直流電源部
３０の出力を禁止するようにしてもよい。
れもスイッチング用トランジスタよりも出力端子側とな
るリアクトルのインダクタンスはスイッチング用トラン
ジスタが導通したときの溶接電流の減少速度を遅らせる
ように作用するので、この部分のインダクタンスを適当
な値に選択することによって最適の溶接電流減少速度を
得るようにすることもできる。また図３の実施例と同様
に図６および図７の実施例においてもトランジスタ制御
回路３１から直流電源部３０に対して信号ｓ3 を供給し
て、トランジスタ１８が導通している期間は直流電源部
３０の出力を禁止するようにしてもよい。
【００１９】なお、図３、図６および図７の実施例にお
いてはスイッチング用トランジスタをＶa がＶsoから上
昇してＶa ≧Ｖs1（またはＶa ＞Ｖs1）になったときか
らＶa ＞Ｖs2（またはＶa ≧Ｖs2）になるまでの間導通
するようにしたが、短絡から溶接電圧が上昇して最初に
Ｖa ≧Ｖs1となったときから一定時間スイッチング用ト
ランジスタを導通させるようにしても略同様の効果が得
られる。
いてはスイッチング用トランジスタをＶa がＶsoから上
昇してＶa ≧Ｖs1（またはＶa ＞Ｖs1）になったときか
らＶa ＞Ｖs2（またはＶa ≧Ｖs2）になるまでの間導通
するようにしたが、短絡から溶接電圧が上昇して最初に
Ｖa ≧Ｖs1となったときから一定時間スイッチング用ト
ランジスタを導通させるようにしても略同様の効果が得
られる。
【００２０】図８は図３に示した実施例を一部変更して
上記のようにしたときの例を示す接続図であり、同図に
おいては図３の第２の基準電圧設定回路２１を除き、か
つフリップフロップ回路２３のかわりに比較回路２２の
出力信号ｓ1によってトリガーされるモノマルチバイブ
レータ３２を設け、このモノマルチバイブレータ３２の
出力をトランジスタ導通指令信号および電源出力禁止信
号ｓ3 として供給するようにしたものである。同図の装
置においてその他は図３に示した実施例と同じである。
上記のようにしたときの例を示す接続図であり、同図に
おいては図３の第２の基準電圧設定回路２１を除き、か
つフリップフロップ回路２３のかわりに比較回路２２の
出力信号ｓ1によってトリガーされるモノマルチバイブ
レータ３２を設け、このモノマルチバイブレータ３２の
出力をトランジスタ導通指令信号および電源出力禁止信
号ｓ3 として供給するようにしたものである。同図の装
置においてその他は図３に示した実施例と同じである。
【００２１】図８の実施例においては、電極１２が被溶
接物１３に短絡して溶接電圧Ｖａが略零に低下した後に
短絡部が細くなり電圧Ｖa がＶsoから上昇してＶa ≧Ｖ
s1となったときからモノマルチバイブレータ３２の設定
時限の間だけトランジスタ１８が導通することになる。
したがってモノマルチバイブレータの設定時限として
は、Ｖa ≧Ｖs1となったときからアーク再生に至るまで
の平均的な時間に設定しておけばよいことになる。
接物１３に短絡して溶接電圧Ｖａが略零に低下した後に
短絡部が細くなり電圧Ｖa がＶsoから上昇してＶa ≧Ｖ
s1となったときからモノマルチバイブレータ３２の設定
時限の間だけトランジスタ１８が導通することになる。
したがってモノマルチバイブレータの設定時限として
は、Ｖa ≧Ｖs1となったときからアーク再生に至るまで
の平均的な時間に設定しておけばよいことになる。
【００２２】なお、図８の実施例においても図６、およ
び図７に示したようにスイッチング用トランジスタを直
流リアクトルの途中に接続すれば、溶接電圧を出力端子
（ａ）（ｂ）間から取ることができる。
び図７に示したようにスイッチング用トランジスタを直
流リアクトルの途中に接続すれば、溶接電圧を出力端子
（ａ）（ｂ）間から取ることができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明においては、上記のように消耗電
極が被溶接物に短絡した後にアークが再生する直前に溶
接電流を一時急減させるものであるので、アーク再生時
に短絡部が過熱されることがなく、スパッタの発生が有
効に防止できるものである。
極が被溶接物に短絡した後にアークが再生する直前に溶
接電流を一時急減させるものであるので、アーク再生時
に短絡部が過熱されることがなく、スパッタの発生が有
効に防止できるものである。
【図１】従来の装置の例を示す接続図
【図２】図１の装置の動作を説明するための線図
【図３】本発明の実施例を示す接続図
【図４】図３の実施例の動作を説明するための線図
【図５】図４の線図の一部を時間的に拡大して示した線
図
図
【図６】本発明の他の実施例を示す接続図
【図７】本発明の他の実施例を示す接続図
【図８】本発明の他の実施例を示す接続図
１ 交流電源 ２ 整流回路 ３ インバータ回路 ４ 変圧器 ５ 整流回路 ６ 直流リアクトル ６ａ・６ｂ 直流リアクトル ７ フライホィールダイオード ８ 出力電圧検出器 ９ 出力電圧設定器 １０ 比較器 １１ インバータ制御回路 １２ 消耗電極 １３ 被溶接物 １４ 溶接電圧検出回路 １７ ケーブルのインダクタンス １８ スイッチング用トランジスタ １９ ダイオード ２０ 第１の基準電圧設定回路 ２１ 第２の基準電圧設定回路 ２２ 比較回路 ２３ フリップフロップ回路 ３０ 直流電源部 ３１ トランジスタ制御回路 ３２ モノマルチバイブレータ Ｖso 短絡初期の電圧 Ｖo アーク再生時の電圧 Ｖs1 第１の基準電圧 Ｖs2 第２の基準電圧 Ｖa 検出電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H23K 9/073 H23K 9/09 H02H 9/02 H02M 9/00
Claims (4)
- 【請求項１】 出力回路に直列に直流リアクトルを有す
る直流アーク溶接用電源装置において、出力端子間に接
続した出力を短絡する極性のスイッチング素子と、電極
と被溶接物との間の電圧Ｖa を検出する溶接電圧検出器
と、前記電極と被溶接物とが短絡状態から開放してアー
クが発生するときの電圧よりも僅かに低い電圧に相当す
る電圧Ｖs1に定めた第１の基準電圧設定回路と、前記電
圧Ｖs1以上でアーク発生直前またはアーク発生直後の電
圧に相当する電圧Ｖs2に定めた第２の基準電圧設定回路
と、前記溶接電圧検出器の出力Ｖa と前記第１および第
２の基準電圧設定回路の各出力Ｖs1、Ｖs2とを比較しＶ
a ＜Ｖs1からＶa ≧Ｖs1（またはＶa ＞Ｖs1）になった
ときからＶa ＞Ｖs2（またはＶa ≧Ｖs2）になるまでの
間前記スイッチング素子に導通指令信号を出力する比較
回路とを具備して前記導通指令信号が出力されるアーク
発生直前に前記スイッチング素子を導通させて出力端子
間を短絡してアーク発生直前の短絡電流を減少させた直
流アーク溶接用電源装置。 - 【請求項２】 出力回路に直列に直流リアクトルを有す
る直流アーク溶接用電源装置において、前記直流リアク
トルに中間タップを設けるかまたは２個の直流リアクト
ルを直列接続して接続点から中間端子を引出し、前記直
流リアクトルの中間タップまたは中間端子と出力端子の
うち前記直流リアクトルを介しない端子との間に出力を
短絡する極性に接続したスイッチング素子と、溶接電圧
検出器と、電極と被溶接物とが短絡状態から開放してア
ークが発生するときの電圧よりも僅かに低い電圧に相当
する電圧Ｖs1に定めた第１の基準電圧設定回路と、前記
電圧Ｖs1以上でアーク発生直前またはアーク発生直後の
電圧に相当する電圧Ｖs2に定めた第２の基準電圧設定回
路と、前記溶接電圧検出器の出力Ｖa と前記第１および
第２の基準電圧設定回路の各出力Ｖs1，Ｖs2とを比較し
Ｖa ＜Ｖs1からＶa ≧Ｖs1（またはＶa ＞Ｖs1）になっ
たときからＶa ＞Ｖs2（またはＶa ≧Ｖs2）になるまで
の間前記スイッチング素子を導通させる信号を出力する
比較回路とを具備して前記導通指令信号が出力されるア
ーク発生直前に前記スイッチング素子を導通させて出力
端子間を短絡してアーク発生直前の短絡電流を減少させ
た直流アーク溶接用電源装置。 - 【請求項３】 出力回路に直列に直流リアクトルを有す
る直流アーク溶接用電源装置において、出力端子間に接
続した出力を短絡する極性のスイッチング素子と、電極
と被溶接物との間の電圧Ｖa を検出する溶接電圧検出器
と、前記電極と被溶接物とが短絡状態から開放してアー
クが発生するときの電圧よりも僅かに低い電圧に相当す
る電圧Ｖs1に定めた基準電圧設定回路と、前記溶接電圧
検出器の出力Ｖa と前記基準電圧設定回路の出力Ｖs1と
を比較し、Ｖa ＜Ｖs1からＶa≧Ｖs1になったときから
一定時間前記スイッチング素子に導通指令信号を出力す
る比較回路とを具備して前記導通指令信号が出力される
アーク発生直前に前記スイッチング素子を導通させて出
力端子間を短絡してアーク発生直前の短絡電流を減少さ
せた直流アーク溶接用電源装置。 - 【請求項４】 出力回路に直列に直流リアクトルを有す
る直流アーク溶接用電源装置において、前記直流リアク
トルに中間タップを設けるかまたは２個の直流リアクト
ルを直列接続して接続点から中間端子を引出し、前記直
流リアクトルの中間タップまたは中間端子と出力端子の
うち前記直流リアクトルを介しない端子との間に出力を
短絡する極性に接続したスイッチング素子と、溶接電圧
検出器と、電極と被溶接物とが短絡状態から開放してア
ークが発生するときの電圧よりも僅かに低い電圧に相当
する電圧Ｖs1に定めた基準電圧設定回路と、前記溶接電
圧検出器の出力Ｖa と前記基準電圧設定回路の出力Ｖs1
とを比較しＶa ＜Ｖs1からＶa ≧Ｖs1となったときから
一定時間前記スイッチング素子に導通指令信号を出力す
る比較回路とを具備して前記導通指令信号が出力される
アーク発生直前に前記スイッチング素子を導通させて出
力端子間を短絡してアーク発生直前の短絡電流を減少さ
せた直流アーク溶接用電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7480491A JP2964680B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 直流アーク溶接用電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7480491A JP2964680B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 直流アーク溶接用電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04284972A JPH04284972A (ja) | 1992-10-09 |
| JP2964680B2 true JP2964680B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=13557865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7480491A Expired - Fee Related JP2964680B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 直流アーク溶接用電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2964680B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4760053B2 (ja) | 2005-02-28 | 2011-08-31 | パナソニック株式会社 | アーク溶接装置の制御方法およびアーク溶接装置 |
| JP5082665B2 (ja) * | 2007-08-09 | 2012-11-28 | パナソニック株式会社 | アーク溶接制御方法及びアーク溶接機 |
-
1991
- 1991-03-13 JP JP7480491A patent/JP2964680B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04284972A (ja) | 1992-10-09 |
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