JP3443177B2 - アーク加工装置 - Google Patents
アーク加工装置Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アーク溶接またはプラ
ズマアーク切断に使われるアーク起動装置の改良に関す
るものである。
ズマアーク切断に使われるアーク起動装置の改良に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】図1は、アーク起動に直流高電圧を使っ
た場合のアーク溶接の従来装置例である。図1におい
て、1ないし3は1次入力線、T1は変圧器、SCR1
はサイリスタ回路、LD1は直流リアクトル、DR3は
整流器、CT1は電流検出器、4は電極で溶接トーチに
保持されている、5は被溶接物、6は起動スイッチ、R
Vは出力調整器、CL1は制御回路、SW1はリレー接
点、10は直流高電圧発生回路、R1は制限抵抗、直流
高電圧発生回路10内において、T11は高電圧変圧
器、DR11は高電圧整流器である。
た場合のアーク溶接の従来装置例である。図1におい
て、1ないし3は1次入力線、T1は変圧器、SCR1
はサイリスタ回路、LD1は直流リアクトル、DR3は
整流器、CT1は電流検出器、4は電極で溶接トーチに
保持されている、5は被溶接物、6は起動スイッチ、R
Vは出力調整器、CL1は制御回路、SW1はリレー接
点、10は直流高電圧発生回路、R1は制限抵抗、直流
高電圧発生回路10内において、T11は高電圧変圧
器、DR11は高電圧整流器である。
【0003】図1において、起動スイッチ6を押すと、
制御回路CL1はまず第一に図示を省略したガス供給回
路を駆動する。ガス供給回路は電極4と被溶接物5との
間にシールドガスを放出する。シールドガスが電極4に
達する時間を見計らって制御回路CL1は、サイリスタ
回路SCR1およびリレー接点SW1を駆動する。リレ
ー接点SW1が駆動されることによって直流高電圧発生
回路10に1次入力が供給され、直流高電圧発生回路1
0は直流高電圧を発生する。直流高電圧発生回路10が
発生した直流高電圧は電極4と被溶接物5の間に加わり
火花放電を発生させる。この火花放電に引きつずいて、
サイリスタ回路SCR1から直流リアクトルLD1およ
び整流器DR3を通して電流が流れ電極4と被溶接物5
間に溶接アークが誘発される。直流リアクトルLD1は
アーク電流の安定化を図り、整流器DR3はアーク電流
は流すが電極4と被溶接物5間に加えられる直流高電圧
がサイリスタ回路SCR1側への侵入を阻止している。
溶接アークが発生すると制御回路CL1はリレー接点S
W1の駆動を停止し、それに伴い直流高電圧発生回路1
0は直流高電圧の発生を停止する。
制御回路CL1はまず第一に図示を省略したガス供給回
路を駆動する。ガス供給回路は電極4と被溶接物5との
間にシールドガスを放出する。シールドガスが電極4に
達する時間を見計らって制御回路CL1は、サイリスタ
回路SCR1およびリレー接点SW1を駆動する。リレ
ー接点SW1が駆動されることによって直流高電圧発生
回路10に1次入力が供給され、直流高電圧発生回路1
0は直流高電圧を発生する。直流高電圧発生回路10が
発生した直流高電圧は電極4と被溶接物5の間に加わり
火花放電を発生させる。この火花放電に引きつずいて、
サイリスタ回路SCR1から直流リアクトルLD1およ
び整流器DR3を通して電流が流れ電極4と被溶接物5
間に溶接アークが誘発される。直流リアクトルLD1は
アーク電流の安定化を図り、整流器DR3はアーク電流
は流すが電極4と被溶接物5間に加えられる直流高電圧
がサイリスタ回路SCR1側への侵入を阻止している。
溶接アークが発生すると制御回路CL1はリレー接点S
W1の駆動を停止し、それに伴い直流高電圧発生回路1
0は直流高電圧の発生を停止する。
【0004】図1において、制限抵抗R1は、被溶接物
5上の作業者が電極4に触れても被溶接物5から作業者
を通して電極4に流れる電流が十分小さくて危険がな
く、かつ溶接アークを発生するために電極4と被溶接物
5を対向させたときには電極4と被溶接物5間に火花が
発生するだけの直流高電圧がかかるような高抵抗が用い
られる。そのために直流高電圧発生回路10の無負荷電
圧V10の値はKV程度、制限抵抗器R1の値は数10M
Ωが用いられる。
5上の作業者が電極4に触れても被溶接物5から作業者
を通して電極4に流れる電流が十分小さくて危険がな
く、かつ溶接アークを発生するために電極4と被溶接物
5を対向させたときには電極4と被溶接物5間に火花が
発生するだけの直流高電圧がかかるような高抵抗が用い
られる。そのために直流高電圧発生回路10の無負荷電
圧V10の値はKV程度、制限抵抗器R1の値は数10M
Ωが用いられる。
【0005】図2は直流高電圧発生回路10の出力特性
を示す。同図において、曲線Aは電極4と被溶接物5間
から直流高電圧発生回路10をみた出力特性曲線であ
る。曲線Bは直流高電圧発生回路10そのものの出力特
性曲線である。同図において、電流Ifはほぼ(直流高
電圧発生回路10の無負荷電圧)/(R1の抵抗値)ア
ンペアに相当する電流値を示し、作業者が感じる電流値
以下すなわちいわゆる感知電流以下に選ばれる。しか
し、電流I10は直流高電圧発生回路10の短絡電流であ
り、直流高電圧発生回路10の出力インピーダンスによ
って決まるもので、電流Ifよりはるかに大きい値にな
る。
を示す。同図において、曲線Aは電極4と被溶接物5間
から直流高電圧発生回路10をみた出力特性曲線であ
る。曲線Bは直流高電圧発生回路10そのものの出力特
性曲線である。同図において、電流Ifはほぼ(直流高
電圧発生回路10の無負荷電圧)/(R1の抵抗値)ア
ンペアに相当する電流値を示し、作業者が感じる電流値
以下すなわちいわゆる感知電流以下に選ばれる。しか
し、電流I10は直流高電圧発生回路10の短絡電流であ
り、直流高電圧発生回路10の出力インピーダンスによ
って決まるもので、電流Ifよりはるかに大きい値にな
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図1の場合、電流制限
用抵抗器R1には数KVないし10KV程度の高電圧が
印かされるので、その端子間の絶縁が湿気や使用時間の
経過にしたがって蓄積されるごみなどによって低下ない
しは破壊される可能性が高い。しかるに、前述のよう
に、直流高電圧発生回路10の出力インピーダンスは制
限抵抗器R1に比べて極めて小さい。したがって、制限
抵抗器R1がなんらかの原因で抵抗値が低下すると、被
溶接物5上の作業者が電極4に触れた場合作業者に直流
高電圧発生回路10の出力から高電圧がかかり、被溶接
物5から作業者に流れる電流が大きくなって危険とな
る。すなわち制限抵抗器R1が短絡の場合は図2のほぼ
電流I10の電流が作業者に流れることになり、極めて危
険な状態となる。
用抵抗器R1には数KVないし10KV程度の高電圧が
印かされるので、その端子間の絶縁が湿気や使用時間の
経過にしたがって蓄積されるごみなどによって低下ない
しは破壊される可能性が高い。しかるに、前述のよう
に、直流高電圧発生回路10の出力インピーダンスは制
限抵抗器R1に比べて極めて小さい。したがって、制限
抵抗器R1がなんらかの原因で抵抗値が低下すると、被
溶接物5上の作業者が電極4に触れた場合作業者に直流
高電圧発生回路10の出力から高電圧がかかり、被溶接
物5から作業者に流れる電流が大きくなって危険とな
る。すなわち制限抵抗器R1が短絡の場合は図2のほぼ
電流I10の電流が作業者に流れることになり、極めて危
険な状態となる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来装置
の問題点を解決するために、電極4と被溶接物5間の絶
縁を破って火花放電を発生させるために必要な高電圧を
確保したうえで、直流高電圧発生回路10の出力を制限
することによって、制限抵抗器R1がたとえ短絡故障し
ているときに作業者が被溶接物5上で電極4に触れて
も、感電状態から離脱できる出力電流、すなわち可随電
流以下に制限して安全を確保しようとするものである。
の問題点を解決するために、電極4と被溶接物5間の絶
縁を破って火花放電を発生させるために必要な高電圧を
確保したうえで、直流高電圧発生回路10の出力を制限
することによって、制限抵抗器R1がたとえ短絡故障し
ているときに作業者が被溶接物5上で電極4に触れて
も、感電状態から離脱できる出力電流、すなわち可随電
流以下に制限して安全を確保しようとするものである。
【0008】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例によって説明す
る。
る。
【0009】図3は本発明のアーク溶接装置への実施例
である。図3において、20は直流高電圧発生回路、R
11は抵抗器である。また、R2は出力端子間に接続さ
れた放電用抵抗器器であり、その抵抗値は抵抗器R1の
抵抗値に比較して十分に大きな値、例えば数100MΩ
に選定しておく。なお、この抵抗器R2の接続位置は図
示のように直流高電圧発生回路20の出力端子部とする
以外に抵抗器R1よりも出力側、すなわち電極4と被加
工物5との間に接続してもよい。同図においてその他
は、図1の従来装置と同機能の部品またはアセンブリに
同符号を付して説明を省略する。
である。図3において、20は直流高電圧発生回路、R
11は抵抗器である。また、R2は出力端子間に接続さ
れた放電用抵抗器器であり、その抵抗値は抵抗器R1の
抵抗値に比較して十分に大きな値、例えば数100MΩ
に選定しておく。なお、この抵抗器R2の接続位置は図
示のように直流高電圧発生回路20の出力端子部とする
以外に抵抗器R1よりも出力側、すなわち電極4と被加
工物5との間に接続してもよい。同図においてその他
は、図1の従来装置と同機能の部品またはアセンブリに
同符号を付して説明を省略する。
【0010】図3において、抵抗器R11は直流高電圧
発生回路20の入力電流を制限することによって出力電
流を制限するものである。直流高電圧発生回路20の出
力特性曲線を図4に示す。図4において、電圧V20は直
流高電圧発生回路20の無負荷電圧であり、溶接アーク
を発生するために電極4と被溶接物5間に加えたとき電
極4と被溶接物5間に火花が発生できる電圧になるよう
に昇圧変圧器T11の1次と2次の巻数比を選ぶ。電流
I20は出力短絡電流である。この電流I20は万一作業者
に流れても作業者の意思で感電状態から容易に離脱でき
る範囲の電流、いわゆる可随電流以下(例えば10mA以
下、望ましくは1mA以下)となるように抵抗器R11の
抵抗値を選定する。
発生回路20の入力電流を制限することによって出力電
流を制限するものである。直流高電圧発生回路20の出
力特性曲線を図4に示す。図4において、電圧V20は直
流高電圧発生回路20の無負荷電圧であり、溶接アーク
を発生するために電極4と被溶接物5間に加えたとき電
極4と被溶接物5間に火花が発生できる電圧になるよう
に昇圧変圧器T11の1次と2次の巻数比を選ぶ。電流
I20は出力短絡電流である。この電流I20は万一作業者
に流れても作業者の意思で感電状態から容易に離脱でき
る範囲の電流、いわゆる可随電流以下(例えば10mA以
下、望ましくは1mA以下)となるように抵抗器R11の
抵抗値を選定する。
【0011】ここで抵抗器R11には昇圧変圧器T11
の1次側に接続されているのでこれに印加される電圧は
200Vないし400V程度である。それ故、この抵抗
器が短絡するような事故が発生する可能性はほとんどな
い。この結果、電極4と被溶接物5間に溶接アークを発
生するための火花放電を確保し、かつ制限抵抗器R1が
短絡故障しているときに作業者が誤って電極4に触れた
ときに自力で電極4から離脱することができるための安
全性を確保できる。
の1次側に接続されているのでこれに印加される電圧は
200Vないし400V程度である。それ故、この抵抗
器が短絡するような事故が発生する可能性はほとんどな
い。この結果、電極4と被溶接物5間に溶接アークを発
生するための火花放電を確保し、かつ制限抵抗器R1が
短絡故障しているときに作業者が誤って電極4に触れた
ときに自力で電極4から離脱することができるための安
全性を確保できる。
【0012】図5は、本発明の別の実施例である。図5
において、30は直流高電圧発生回路、LA1はリアク
トルである。同図においてその他は、図1の従来装置と
同じ機能の部品またはアセンブリに同符号を付して説明
を省略する。図5のリアクトルLA1は、図3の抵抗器
R11と同じ電流制限機能を果たす。図5の直流高電圧
発生回路30の出力特性曲線は図6のようになる。
において、30は直流高電圧発生回路、LA1はリアク
トルである。同図においてその他は、図1の従来装置と
同じ機能の部品またはアセンブリに同符号を付して説明
を省略する。図5のリアクトルLA1は、図3の抵抗器
R11と同じ電流制限機能を果たす。図5の直流高電圧
発生回路30の出力特性曲線は図6のようになる。
【0013】図6において、電圧V30は直流高電圧発生
回路30の無負荷電圧であり、溶接アークを発生するた
めに電極4と被溶接物5間に加えたとき電極4と被溶接
物5間に火花が発生できる電圧になるように高電圧変圧
器T11の1次と2次の巻数比を選ぶ。電流I30は出力
短絡電流である。電流I30はいわゆる可随電流以下とす
る。このようにすることにより、電極4と被溶接物5間
に溶接アークを発生するための火花放電を確保し、かつ
抵抗器R1が短絡故障してているとき、被溶接物5上の
作業者が誤って電極4に触れても自力で電極4から離脱
することができるための安全性を確保できる。また、図
3および図5の実施例においては、直流高電圧発生回路
の出力側に抵抗器R2を接続したのでアーク起動に失敗
したときにも出力ケーブルの浮遊容量に充電された直流
高電圧がこれによって速やかに放電されるので安全であ
る。
回路30の無負荷電圧であり、溶接アークを発生するた
めに電極4と被溶接物5間に加えたとき電極4と被溶接
物5間に火花が発生できる電圧になるように高電圧変圧
器T11の1次と2次の巻数比を選ぶ。電流I30は出力
短絡電流である。電流I30はいわゆる可随電流以下とす
る。このようにすることにより、電極4と被溶接物5間
に溶接アークを発生するための火花放電を確保し、かつ
抵抗器R1が短絡故障してているとき、被溶接物5上の
作業者が誤って電極4に触れても自力で電極4から離脱
することができるための安全性を確保できる。また、図
3および図5の実施例においては、直流高電圧発生回路
の出力側に抵抗器R2を接続したのでアーク起動に失敗
したときにも出力ケーブルの浮遊容量に充電された直流
高電圧がこれによって速やかに放電されるので安全であ
る。
【0014】図5の実施例において、昇圧変圧器T11
とその1次側に接続されるリアクトルLA1に代えても
れ変圧器を用いてもよい。
とその1次側に接続されるリアクトルLA1に代えても
れ変圧器を用いてもよい。
【0015】図7は本発明の別の実施例である。図7に
おいて、DR1は整流器、TR1はインバータ回路、T
2はインバータトランス、DR2は整流器、SW2はリ
レー接点、CL2は制御回路、40は直流高電圧発生回
路、R12は抵抗器、T12は昇圧変圧器、DR12は
整流器である。同図においてその他は、図1に示した従
来例と同機能の部品またはアセンブリに同符号を付して
説明を省略する。
おいて、DR1は整流器、TR1はインバータ回路、T
2はインバータトランス、DR2は整流器、SW2はリ
レー接点、CL2は制御回路、40は直流高電圧発生回
路、R12は抵抗器、T12は昇圧変圧器、DR12は
整流器である。同図においてその他は、図1に示した従
来例と同機能の部品またはアセンブリに同符号を付して
説明を省略する。
【0016】図7において、起動スイッチ6を押すと制
御回路CL2は図示しないガス供給回路を起動して電極
周辺にシールドガスを供給するとともに、リレー接点S
W2に閉を指令し、溶接電流検出後リレー接点SW2に
開を指令する。図3の直流高電圧発生回路20は1次入
力が商用周波電力を用いているのに対し、図7の直流高
電圧発生回路40は1次入力としてインバータトランス
の出力を用いるところが異なるだけで、両者の動作機能
は同じであるので、直流高電圧発生回路40の詳細な説
明は省略する。
御回路CL2は図示しないガス供給回路を起動して電極
周辺にシールドガスを供給するとともに、リレー接点S
W2に閉を指令し、溶接電流検出後リレー接点SW2に
開を指令する。図3の直流高電圧発生回路20は1次入
力が商用周波電力を用いているのに対し、図7の直流高
電圧発生回路40は1次入力としてインバータトランス
の出力を用いるところが異なるだけで、両者の動作機能
は同じであるので、直流高電圧発生回路40の詳細な説
明は省略する。
【0017】図8は本発明のアーク溶接へのさらに別の
実施例である。50は直流高電圧発生回路、R2は抵抗
器である。DR13は整流器、R13ないしR15は抵
抗器、DR14は整流器、DR17は整流器、SCR1
1はサイリスタ、C11およびC12はコンデンサ、S
S1は2方向性2端子サイリスタ、T13は昇圧変圧器
である。同図においてその他は、図7と同じ機能の部品
またはアセンブリであるので、同一の符号を付して説明
を省略する。
実施例である。50は直流高電圧発生回路、R2は抵抗
器である。DR13は整流器、R13ないしR15は抵
抗器、DR14は整流器、DR17は整流器、SCR1
1はサイリスタ、C11およびC12はコンデンサ、S
S1は2方向性2端子サイリスタ、T13は昇圧変圧器
である。同図においてその他は、図7と同じ機能の部品
またはアセンブリであるので、同一の符号を付して説明
を省略する。
【0018】図8において、商用周波電力がリレー接点
SW1を通して整流器DR13に加えられ、その整流出
力は抵抗器R13と昇圧変圧器T13の1次巻線を通し
てコンデンサC11をサイリスタSCR11側を正、昇
圧変圧器T13側を負に充電する。コンデンサC11の
充電電圧は昇圧変圧器T13の1次巻線と抵抗器R15
を通して2方向性2端子サイリスタSS1に加わる。2
方向性2端子サイリスタSS1に加わる電圧がある一定
値以上になると、2方向性2端子サイリスタSS1は導
通状態になり、サイリスタSCR11にゲート電流を供
給する。その結果サイリスタSCR11は導通状態にな
り、コンデンサC11の電圧はサイリスタSCR11を
通して昇圧変圧器T13の1次巻線に加わり、その電圧
に比例した電圧が2次巻線に現れる。昇圧変圧器T13
の2次巻線に現れた電圧は整流器DR17側が正である
ので、整流器DR17と制限抵抗器R1を通して電極4
と被溶接物5間に加わり、図示を省略した電極4と被溶
接物5間にある浮遊容量を電極4側を負、被溶接物5側
を正に充電する。コンデンサC11の電荷は放電が終了
すると、放電時の電流により昇圧変圧器T13に蓄えら
れた磁気エネルギーにより、昇圧変圧器T13側正サイ
リスタSCR11側負に充電される。
SW1を通して整流器DR13に加えられ、その整流出
力は抵抗器R13と昇圧変圧器T13の1次巻線を通し
てコンデンサC11をサイリスタSCR11側を正、昇
圧変圧器T13側を負に充電する。コンデンサC11の
充電電圧は昇圧変圧器T13の1次巻線と抵抗器R15
を通して2方向性2端子サイリスタSS1に加わる。2
方向性2端子サイリスタSS1に加わる電圧がある一定
値以上になると、2方向性2端子サイリスタSS1は導
通状態になり、サイリスタSCR11にゲート電流を供
給する。その結果サイリスタSCR11は導通状態にな
り、コンデンサC11の電圧はサイリスタSCR11を
通して昇圧変圧器T13の1次巻線に加わり、その電圧
に比例した電圧が2次巻線に現れる。昇圧変圧器T13
の2次巻線に現れた電圧は整流器DR17側が正である
ので、整流器DR17と制限抵抗器R1を通して電極4
と被溶接物5間に加わり、図示を省略した電極4と被溶
接物5間にある浮遊容量を電極4側を負、被溶接物5側
を正に充電する。コンデンサC11の電荷は放電が終了
すると、放電時の電流により昇圧変圧器T13に蓄えら
れた磁気エネルギーにより、昇圧変圧器T13側正サイ
リスタSCR11側負に充電される。
【0019】コンデンサC11は、この充電が終了する
と、昇圧変圧器T13の1次巻線と整流器DR14を通
して放電する。整流器DR14の順電圧降下はサイリス
タSCR11を逆バイアスし、サイリスタSCR11の
絶縁を回復させる。その放電電流により昇圧変圧器に蓄
えられた磁気エネルギーによるコンデンサC11の充電
が終了したとき、コンデンサC11の充電電圧は2方向
性2端子サイリスタSS1が導通状態になる電圧値より
低い。つぎに整流器DR13および抵抗器R13側から
の充電がはじまり、前記の動作が繰り返される。なお、
コンデンサC11の充電のときには、昇圧変圧器T13
の2次巻線には整流器DR17側が負となるので電極4
と被溶接物5間の浮遊容量の充電はされない。電極4と
被溶接物5間の浮遊容量の電圧は前記動作が繰り返され
るとき徐々に上昇し、電極4と被溶接物5間の絶縁破壊
電圧に達したとき火花放電を発生させ、この火花放電に
整流器DR2、リアクトルLD2、整流器DR3側から
の電流が流れて溶接アークとなる。なお、電極4と被溶
接物5間の距離が大きく火花放電が発生しなかった場合
には、電極4と被溶接物5間の浮遊容量は高電圧に帯電
したままになるので、抵抗器R2によって放電を行う。
と、昇圧変圧器T13の1次巻線と整流器DR14を通
して放電する。整流器DR14の順電圧降下はサイリス
タSCR11を逆バイアスし、サイリスタSCR11の
絶縁を回復させる。その放電電流により昇圧変圧器に蓄
えられた磁気エネルギーによるコンデンサC11の充電
が終了したとき、コンデンサC11の充電電圧は2方向
性2端子サイリスタSS1が導通状態になる電圧値より
低い。つぎに整流器DR13および抵抗器R13側から
の充電がはじまり、前記の動作が繰り返される。なお、
コンデンサC11の充電のときには、昇圧変圧器T13
の2次巻線には整流器DR17側が負となるので電極4
と被溶接物5間の浮遊容量の充電はされない。電極4と
被溶接物5間の浮遊容量の電圧は前記動作が繰り返され
るとき徐々に上昇し、電極4と被溶接物5間の絶縁破壊
電圧に達したとき火花放電を発生させ、この火花放電に
整流器DR2、リアクトルLD2、整流器DR3側から
の電流が流れて溶接アークとなる。なお、電極4と被溶
接物5間の距離が大きく火花放電が発生しなかった場合
には、電極4と被溶接物5間の浮遊容量は高電圧に帯電
したままになるので、抵抗器R2によって放電を行う。
【0020】図8のコンデンサC11の充放電の周期は
抵抗器R13の値とコンデンサC11の容量によってほ
ぼ決まり、電極4と被加工物5との間の浮遊容量の充電
電圧は次第に上昇してゆくが、何回のコンデンサC11
の充放電によって電極4と被溶接物5間に火花放電が発
生するかは、コンデンサC11の容量と2方向性2端子
サイリスタSS1が導通状態になる電圧および電極4と
被溶接物5間の浮遊容量の値による。直流高電圧発生回
路50は前記のような動作であるので、出力はほぼコン
デンサC11の充電エネルギーとコンデンサC11の充
放電のくり返し周波数との積、すなわち出力電力はほぼ
一定であると言える。その結果直流高電圧発生回路50
の出力特性曲線は図9のようになる。同図において、電
圧V50は直流高電圧発生回路50の無負荷電圧、電流I
50は出力短絡電流である。ここでも、電流I50はいわゆ
る可随電流以下となる用に回路乗数を定める。
抵抗器R13の値とコンデンサC11の容量によってほ
ぼ決まり、電極4と被加工物5との間の浮遊容量の充電
電圧は次第に上昇してゆくが、何回のコンデンサC11
の充放電によって電極4と被溶接物5間に火花放電が発
生するかは、コンデンサC11の容量と2方向性2端子
サイリスタSS1が導通状態になる電圧および電極4と
被溶接物5間の浮遊容量の値による。直流高電圧発生回
路50は前記のような動作であるので、出力はほぼコン
デンサC11の充電エネルギーとコンデンサC11の充
放電のくり返し周波数との積、すなわち出力電力はほぼ
一定であると言える。その結果直流高電圧発生回路50
の出力特性曲線は図9のようになる。同図において、電
圧V50は直流高電圧発生回路50の無負荷電圧、電流I
50は出力短絡電流である。ここでも、電流I50はいわゆ
る可随電流以下となる用に回路乗数を定める。
【0021】図10は本発明のアーク溶接へのさらに別
の実施例である。図10において、60は直流高電圧発
生回路である。直流高電圧発生回路60内において、D
R15は整流器、SCR12はサイリスタ、C13はコ
ンデンサである。同図においてその他は、図8と同じ機
能の部品またはアセンブリであるので、同一の符号を付
して説明を省略する。
の実施例である。図10において、60は直流高電圧発
生回路である。直流高電圧発生回路60内において、D
R15は整流器、SCR12はサイリスタ、C13はコ
ンデンサである。同図においてその他は、図8と同じ機
能の部品またはアセンブリであるので、同一の符号を付
して説明を省略する。
【0022】図10において、商用周波電力がリレー接
点SW1を通して整流器DR13に加えられ、その整流
出力は抵抗器R13を通してコンデンサC13を抵抗器
R13側正に充電する。コンデンサC13の充電電圧は
抵抗器R15を通して2方向性2端子サイリスタSS1
に加わる。2方向性2端子サイリスタSS1に加わる電
圧がある一定値以上になると、2方向性2端子サイリス
タSS1は導通状態になり、サイリスタSCR12にゲ
ート電流を供給する。その結果サイリスタSCR12は
導通状態になり、コンデンサC13の電圧はサイリスタ
SCR12を通して昇圧変圧器T13の1次巻線に加わ
り、その電圧に比例した電圧が2次巻線に現れる。しか
し、昇圧変圧器T13の2次巻線に現れた電圧は整流器
DR17側が負であるので、整流器DR17と制限抵抗
器R1を通して電極4と被溶接物5間に加わることはな
く、図示を省略した電極4と被溶接物5間にある浮遊容
量を充電することはない。したがって、このときコンデ
ンサC13のエネルギーは昇圧変圧器T13の磁気エネ
ルギーに変換されていく。抵抗器R13側を正に充電さ
れていたコンデンサC13のエネルギーがすべて昇圧変
圧器T13の磁気エンエルギーに変換され終わると、昇
圧変圧器T13の1次巻線にはサイリスタSCR12側
を正、昇圧変圧器T13の2次側には整流器DR17側
を正の電圧が現れ、昇圧変圧器T13に蓄えられた磁気
エネルギーがサイリスタSCR12を通してコンデンサ
C13をサイリスタSCR12側を正に充電し、整流器
DR17と制限抵抗器R1を通して電極4と被溶接物5
間の浮遊容量を充電する。昇圧変圧器T13の磁気エネ
ルギーがなくなるとコンデンサC13にサイリスタSC
R12側を正に蓄えられた電荷が整流器DR15を通し
て昇圧変圧器T13の1次巻線に加わり、昇圧変圧器T
13の2次巻線の整流器DR17側正の電圧が発生し、
整流器DR17と制限抵抗器R1を通して電極4と被溶
接物5間の浮遊容量を充電する。
点SW1を通して整流器DR13に加えられ、その整流
出力は抵抗器R13を通してコンデンサC13を抵抗器
R13側正に充電する。コンデンサC13の充電電圧は
抵抗器R15を通して2方向性2端子サイリスタSS1
に加わる。2方向性2端子サイリスタSS1に加わる電
圧がある一定値以上になると、2方向性2端子サイリス
タSS1は導通状態になり、サイリスタSCR12にゲ
ート電流を供給する。その結果サイリスタSCR12は
導通状態になり、コンデンサC13の電圧はサイリスタ
SCR12を通して昇圧変圧器T13の1次巻線に加わ
り、その電圧に比例した電圧が2次巻線に現れる。しか
し、昇圧変圧器T13の2次巻線に現れた電圧は整流器
DR17側が負であるので、整流器DR17と制限抵抗
器R1を通して電極4と被溶接物5間に加わることはな
く、図示を省略した電極4と被溶接物5間にある浮遊容
量を充電することはない。したがって、このときコンデ
ンサC13のエネルギーは昇圧変圧器T13の磁気エネ
ルギーに変換されていく。抵抗器R13側を正に充電さ
れていたコンデンサC13のエネルギーがすべて昇圧変
圧器T13の磁気エンエルギーに変換され終わると、昇
圧変圧器T13の1次巻線にはサイリスタSCR12側
を正、昇圧変圧器T13の2次側には整流器DR17側
を正の電圧が現れ、昇圧変圧器T13に蓄えられた磁気
エネルギーがサイリスタSCR12を通してコンデンサ
C13をサイリスタSCR12側を正に充電し、整流器
DR17と制限抵抗器R1を通して電極4と被溶接物5
間の浮遊容量を充電する。昇圧変圧器T13の磁気エネ
ルギーがなくなるとコンデンサC13にサイリスタSC
R12側を正に蓄えられた電荷が整流器DR15を通し
て昇圧変圧器T13の1次巻線に加わり、昇圧変圧器T
13の2次巻線の整流器DR17側正の電圧が発生し、
整流器DR17と制限抵抗器R1を通して電極4と被溶
接物5間の浮遊容量を充電する。
【0023】このとき整流器DR15の順方向電圧がサ
イリスタSCR12を逆バイアスし、サイリスタSCR
12の絶縁性を回復させる。サイリスタSCR12側が
正の充電電荷がなくなると、昇圧変圧器T13の磁気エ
ネルギーがコンデンサC13を抵抗器R13側を正に充
電を開始する。このとき昇圧変圧器T13の2次側には
整流器DR17側負の電圧が現れるので、電極4と被溶
接物5間の浮遊容量は充電されない。昇圧変圧器T13
の磁気エネルギーがすべてコンデンサC13に移行した
ときコンデンサC13の充電電圧は2方向性2端子サイ
リスタSS1が導通状態になる値より低いのでサイリス
タSCR12のゲート電流は流れない。したがってつぎ
にコンデンサC13は抵抗器R13側から同じ抵抗器R
13側が正の極性の充電がはじまり、上記した動作を繰
り返す。
イリスタSCR12を逆バイアスし、サイリスタSCR
12の絶縁性を回復させる。サイリスタSCR12側が
正の充電電荷がなくなると、昇圧変圧器T13の磁気エ
ネルギーがコンデンサC13を抵抗器R13側を正に充
電を開始する。このとき昇圧変圧器T13の2次側には
整流器DR17側負の電圧が現れるので、電極4と被溶
接物5間の浮遊容量は充電されない。昇圧変圧器T13
の磁気エネルギーがすべてコンデンサC13に移行した
ときコンデンサC13の充電電圧は2方向性2端子サイ
リスタSS1が導通状態になる値より低いのでサイリス
タSCR12のゲート電流は流れない。したがってつぎ
にコンデンサC13は抵抗器R13側から同じ抵抗器R
13側が正の極性の充電がはじまり、上記した動作を繰
り返す。
【0024】図10のコンデンサC13の充放電の周期
は抵抗器R13の値とコンデンサC13の容量によって
ほぼ決まり、何回のコンデンサC13の充放電によって
電極4と被溶接物5間に火花放電が発生するかは、コン
デンサC13の容量と2方向性2端子サイリスタSS1
が導通状態になる電圧および電極4と被溶接物5間の浮
遊容量の値による。直流高電圧発生回路60は前記のよ
うに動作するので、出力はほぼコンデンサC13の充電
エネルギーとコンデンサC13の充放電のくり返し周波
数との積、すなわち出力電力はほぼ一定であると言え
る。その結果直流高電圧発生回路60の出力特性曲線も
図9と同様になる。したがって、直流高電圧発生回路6
0の無負荷電圧が電極4と被溶接物5間に火花放電を発
生できる以上の電圧でかつ、いわゆる可随電流以下にす
る。
は抵抗器R13の値とコンデンサC13の容量によって
ほぼ決まり、何回のコンデンサC13の充放電によって
電極4と被溶接物5間に火花放電が発生するかは、コン
デンサC13の容量と2方向性2端子サイリスタSS1
が導通状態になる電圧および電極4と被溶接物5間の浮
遊容量の値による。直流高電圧発生回路60は前記のよ
うに動作するので、出力はほぼコンデンサC13の充電
エネルギーとコンデンサC13の充放電のくり返し周波
数との積、すなわち出力電力はほぼ一定であると言え
る。その結果直流高電圧発生回路60の出力特性曲線も
図9と同様になる。したがって、直流高電圧発生回路6
0の無負荷電圧が電極4と被溶接物5間に火花放電を発
生できる以上の電圧でかつ、いわゆる可随電流以下にす
る。
【0025】図11は本発明の別の実施例である。図1
1は、図7の直流高電圧発生回路40とリレー接点SW
2とを図8の直流高電圧発生回路50に置き換えたもの
に相当するので、詳細な説明は省略する。この場合アー
ク切れ時には直流高電圧発生回路50から直流高電圧が
加えられるので直ちにアークを再発生させることが出来
る。
1は、図7の直流高電圧発生回路40とリレー接点SW
2とを図8の直流高電圧発生回路50に置き換えたもの
に相当するので、詳細な説明は省略する。この場合アー
ク切れ時には直流高電圧発生回路50から直流高電圧が
加えられるので直ちにアークを再発生させることが出来
る。
【0026】図12 は図11の実施例に直流高電圧発生
回路の出力短絡時に出力を停止するようにした場合の実
施例である。図12において、CD1は電流検出器、C
L4は制御回路である。同図においてその他は、図11
と同じ機能の部品またはアセンブリであるので、同一の
符号を付して説明を省略する。
回路の出力短絡時に出力を停止するようにした場合の実
施例である。図12において、CD1は電流検出器、C
L4は制御回路である。同図においてその他は、図11
と同じ機能の部品またはアセンブリであるので、同一の
符号を付して説明を省略する。
【0027】図12において、電流検出器CD1は制限
抵抗器R1の抵抗値が低下し、かつ被溶接物5上の作業
者が電極4に触れたときに直流高電圧発生回路50が出
力する電流を検出して、制御回路CL4に信号を送る。
このとき直流高電圧発生回路50が出力する電流は、ほ
ぼ出力短絡電流である。制御回路CL4はその信号を受
けて、インバータ回路TR1に駆動の停止を指令する。
この場合直流高電圧発生回路50から作業者に大きな電
流が流れる時間を短くして、より安全を確保できる。
抵抗器R1の抵抗値が低下し、かつ被溶接物5上の作業
者が電極4に触れたときに直流高電圧発生回路50が出
力する電流を検出して、制御回路CL4に信号を送る。
このとき直流高電圧発生回路50が出力する電流は、ほ
ぼ出力短絡電流である。制御回路CL4はその信号を受
けて、インバータ回路TR1に駆動の停止を指令する。
この場合直流高電圧発生回路50から作業者に大きな電
流が流れる時間を短くして、より安全を確保できる。
【0028】図12においては、昇圧変圧器T13の2
次側の電流を検出したが、1次側の電流を検出しても同
じことができる。
次側の電流を検出したが、1次側の電流を検出しても同
じことができる。
【0029】図13は前記の実施例に直流高電圧発生回
路の出力短絡時に出力を停止するようにした場合の別の
実施例である。図13において、VD1は電圧検出器で
ある。同図においてその他は、図11および図12と同
じ機能の部品またはアセンブリであるので、同一の符号
を付して説明を省略する。
路の出力短絡時に出力を停止するようにした場合の別の
実施例である。図13において、VD1は電圧検出器で
ある。同図においてその他は、図11および図12と同
じ機能の部品またはアセンブリであるので、同一の符号
を付して説明を省略する。
【0030】図13において、電圧検出器VD1は、制
限抵抗器R1の抵抗値が低下しかつ被溶接物5上の作業
者が電極4に触れたときに直流高電圧発生回路50が出
力する電流に伴って出力電圧も大きく低下するので、そ
の出力電圧の低下を検出して、制御回路CL4に信号を
送る。制御回路CL4はその信号を受けて、インバータ
回路TR1に駆動の停止を指令する。この場合直流高電
圧発生回路50から作業者に大きな電流が流れる時間を
短くして、より安全を確保できる。
限抵抗器R1の抵抗値が低下しかつ被溶接物5上の作業
者が電極4に触れたときに直流高電圧発生回路50が出
力する電流に伴って出力電圧も大きく低下するので、そ
の出力電圧の低下を検出して、制御回路CL4に信号を
送る。制御回路CL4はその信号を受けて、インバータ
回路TR1に駆動の停止を指令する。この場合直流高電
圧発生回路50から作業者に大きな電流が流れる時間を
短くして、より安全を確保できる。
【0031】図14は前記の実施例に直流高電圧発生回
路の出力短絡時に出力を停止するようにした場合のさら
に別の実施例である。図14において、70は直流高電
圧発生回路である。直流高電圧発生回路70内におい
て、DR18は整流器、VD2は電圧検出器である。同
図においてその他は、図11および図12と同じ機能の
部品またはアセンブリであるので、同一の符号を付して
説明を省略する。
路の出力短絡時に出力を停止するようにした場合のさら
に別の実施例である。図14において、70は直流高電
圧発生回路である。直流高電圧発生回路70内におい
て、DR18は整流器、VD2は電圧検出器である。同
図においてその他は、図11および図12と同じ機能の
部品またはアセンブリであるので、同一の符号を付して
説明を省略する。
【0032】図14において、電圧検出器VD2には出
力電圧に比例した電圧がえられる。したがって、制限抵
抗器R1の抵抗値が低下し、かつ被溶接物5上の作業者
が電極4に触れたときに直流高電圧発生回路70が出力
する電流に伴って出力電圧の低下に対応して電圧検出器
VD2も電圧の低下を検出することができる。出力電圧
の低下に対応した昇圧変圧器T13の1次側での変化を
検出して、電圧検出器VD2は制御回路CL4に信号を
送る。制御回路CL4はその信号を受けて、インバータ
回路TR1に駆動の停止を指令する。この場合直流高電
圧発生回路70から作業者に流れる時間を短くして、よ
り安全を確保できる。
力電圧に比例した電圧がえられる。したがって、制限抵
抗器R1の抵抗値が低下し、かつ被溶接物5上の作業者
が電極4に触れたときに直流高電圧発生回路70が出力
する電流に伴って出力電圧の低下に対応して電圧検出器
VD2も電圧の低下を検出することができる。出力電圧
の低下に対応した昇圧変圧器T13の1次側での変化を
検出して、電圧検出器VD2は制御回路CL4に信号を
送る。制御回路CL4はその信号を受けて、インバータ
回路TR1に駆動の停止を指令する。この場合直流高電
圧発生回路70から作業者に流れる時間を短くして、よ
り安全を確保できる。
【0033】前述した実施例はアークの発生後は、直流
高電圧の出力は停止したが、本発明はこれらに限られる
ものではなく、アーク発生時も直流高電圧の発生を停止
しなくともよい。この場合には、アーク切れになると直
流高電圧電源回路からの出力電圧が上昇するので再びア
ークが点弧されることになり、加工が続行される。
高電圧の出力は停止したが、本発明はこれらに限られる
ものではなく、アーク発生時も直流高電圧の発生を停止
しなくともよい。この場合には、アーク切れになると直
流高電圧電源回路からの出力電圧が上昇するので再びア
ークが点弧されることになり、加工が続行される。
【0034】
【その他の実施例】整流器DR3と直流高電圧発生回路
50の接続位置は図15ないし図18のいずれにしても
よい。これらの実施例はいずれも直流高電圧発生回路の
接続位置が整流器DR3に対して異なるのみでその動作
はいずれも上述の各は実施例と同様であるので説明は省
略する。
50の接続位置は図15ないし図18のいずれにしても
よい。これらの実施例はいずれも直流高電圧発生回路の
接続位置が整流器DR3に対して異なるのみでその動作
はいずれも上述の各は実施例と同様であるので説明は省
略する。
【0035】また、前記実施例はいずれもTIGアーク
溶接について説明したが、プラズマアーク切断にも同様
に実施することができる。
溶接について説明したが、プラズマアーク切断にも同様
に実施することができる。
【図1】直流高電圧回路によってアーク起動をする従来
装置の例を示す接続図
装置の例を示す接続図
【図2】図1の従来装置に用いる直流高電圧発生回路の
出力特性を示す図
出力特性を示す図
【図3】本発明の実施例を示す接続図
【図4】図3の実施例において使用する直流高電圧発生
回路の出力特性を示す図
回路の出力特性を示す図
【図5】本発明の別の実施例を示す接続図
【図6】図5の実施例において使用する直流高電圧発生
回路の出力特性を示す図
回路の出力特性を示す図
【図7】本発明の別の実施例を示す接続図
【図8】本発明のさらに別の実施例を示す接続図
【図9】図8の実施例において使用する直流高電圧発生
回路の出力特性を示す図
回路の出力特性を示す図
【図10】本発明のさらに別の実施例を示す接続図
【図11】本発明の別の実施例を示す接続図
【図12】本発明のその他の実施例を示す接続図
【図13】本発明のその他の実施例を示す接続図
【図14】本発明のその他の実施例を示す接続図
【図15】本発明のその他の実施例を示す接続図
【図16】本発明のその他の実施例を示す接続図
【図17】本発明のその他の実施例を示す接続図
【図18】本発明のその他の実施例を示す接続図
4 電極
5 被溶接物
6 起動スイッチ
RV 出力調整器
CL1 制御回路
CL4 制御回路
10 直流高電圧発生回路
20 直流高電圧発生回路
30 直流高電圧発生回路
40 直流高電圧発生回路
50 直流高電圧発生回路
70 直流高電圧発生回路
DR1ないしDR3 整流器
DR11ないしDR18 整流器
SW1、SW2 リレー接点
R1、R2 抵抗器
R11ないしR15 抵抗器
SCR1 サイリスタ回路
SCR11 サイリスタ
SCR12 サイリスタ
SS1 2方向性2端子サイリスタ
C11ないしC13 コンデンサ
TR1 インバータ回路
T1 変圧器
T2 インバータトランス
T11、T13 昇圧変圧器
LD1 直流リアクトル
LA1 リアクトル
CD1 電流検出器
CT1 電流検出器
VD1 電圧検出器
VD2 電圧検出器
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
B23K 9/067
B23K 9/10
B23K 9/073
Claims (6)
- 【請求項1】主たるアーク用電力を供給する主電源と、
アーク起動時に直流高電圧を電極と被溶接物間に印加し
て電極と被溶接物間の絶縁破壊を起こさせてアークを起
動するための直流高電圧発生回路とを備えたアーク加工
装置において、前記直流高電圧発生回路が昇圧のための
昇圧変圧器を有しかつ出力短絡電流を可随電流以下に低
減する回路素子を前記昇圧変圧器の一次側に接続したア
ーク加工装置。 - 【請求項2】前記直流高電圧発生回路の出力電流を検出
する出力電流検出器を設け、前記出力電流検出器が一定
以上の電流を検出したときに前記直流高電圧発生回路の
出力を停止する手段を備えた請求項1に記載のアーク加
工装置。 - 【請求項3】前記直流高電圧発生回路の出力電圧を検出
する出力電圧検出器を設け、前記出力電圧検出器が前記
直流高電圧発生回路の出力短絡を検出した時前記直流高
電圧発生回路の出力を停止する手段を備えた請求項1に
記載のアーク加工装置。 - 【請求項4】前記昇圧変圧器の1次巻線の端子電圧を検
出する電圧検出器を設け、前記電圧検出器が出力短絡時
の1次巻線の電圧降下を検出したときに前記直流高電圧
発生回路の出力を停止する手段を設けた請求項1に記載
のアーク加工装置。 - 【請求項5】前記出力短絡電流を低減する回路素子が、
前記直流高電圧発生回路の出力電力を略一定にするため
の入力制限回路を備えた請求項1ないし4のいずれかに
記載のアーク加工装置。 - 【請求項6】前記直流高電圧発生回路の出力の停止に伴
い前記主電源の出力も停止するようにした請求項2ない
し5に記載のアーク加工装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18639794A JP3443177B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | アーク加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18639794A JP3443177B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | アーク加工装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0825039A JPH0825039A (ja) | 1996-01-30 |
JP3443177B2 true JP3443177B2 (ja) | 2003-09-02 |
Family
ID=16187691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18639794A Expired - Fee Related JP3443177B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | アーク加工装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3443177B2 (ja) |
-
1994
- 1994-07-15 JP JP18639794A patent/JP3443177B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0825039A (ja) | 1996-01-30 |
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