JP3533590B2 - 直流アーク溶接用電源 - Google Patents
直流アーク溶接用電源Info
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- JP3533590B2 JP3533590B2 JP13378297A JP13378297A JP3533590B2 JP 3533590 B2 JP3533590 B2 JP 3533590B2 JP 13378297 A JP13378297 A JP 13378297A JP 13378297 A JP13378297 A JP 13378297A JP 3533590 B2 JP3533590 B2 JP 3533590B2
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- Arc Welding Control (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、消耗電極式のＣＯ
2溶接やパルスアーク溶接に使用される直流アーク溶接
用電源に関する。
2溶接やパルスアーク溶接に使用される直流アーク溶接
用電源に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術を図３〜図５により説明す
る。図３は消耗電極式のＣＯ2溶接やパルスアーク溶接
に使用される外部特性が定電圧特性である従来の直流ア
ーク溶接用電源の接続図である。１は電源部で、変圧器
２、整流回路３、コンデンサ４、スイッチング素子５お
よびスイッチング素子５をチョッパー制御する制御回路
６とから構成されている。そして、変圧器２により商用
３相交流電源７の電圧を略５０〜８０Ｖの交流電圧に変
換し、整流回路３により整流されコンデンサ４により平
滑された電圧Ｖ１（略８０〜１２０Ｖ）の直流電圧をチ
ョッパー制御することにより端子ａと端子ｂとの間に脈
動する直流電圧を出力する。８は端子ａ、端子ｂ間に並
列に接続された還流ダイオードである。９は可飽和リア
クタ、１０はリアクタで、端子ａと正極側の外部出力端
子１１と間に直列に接続されている。１２は通電チッ
プ、１３はワイヤ、１４はアーク負荷、１５は母材、１
６は負極側の外部出力端子で、端子ｂに接続されてい
る。
る。図３は消耗電極式のＣＯ2溶接やパルスアーク溶接
に使用される外部特性が定電圧特性である従来の直流ア
ーク溶接用電源の接続図である。１は電源部で、変圧器
２、整流回路３、コンデンサ４、スイッチング素子５お
よびスイッチング素子５をチョッパー制御する制御回路
６とから構成されている。そして、変圧器２により商用
３相交流電源７の電圧を略５０〜８０Ｖの交流電圧に変
換し、整流回路３により整流されコンデンサ４により平
滑された電圧Ｖ１（略８０〜１２０Ｖ）の直流電圧をチ
ョッパー制御することにより端子ａと端子ｂとの間に脈
動する直流電圧を出力する。８は端子ａ、端子ｂ間に並
列に接続された還流ダイオードである。９は可飽和リア
クタ、１０はリアクタで、端子ａと正極側の外部出力端
子１１と間に直列に接続されている。１２は通電チッ
プ、１３はワイヤ、１４はアーク負荷、１５は母材、１
６は負極側の外部出力端子で、端子ｂに接続されてい
る。
【０００３】図４は消耗電極式のＣＯ2溶接やパルスア
ーク溶接に使用される外部特性が定電圧特性である従来
の他の直流アーク溶接用電源の接続図である。なお、図
３と同じものまたは同一機能のものは同一符号を付して
説明を省略する。２１は電源部で、変圧器２、整流回路
３、コンデンサ４、図示しない制御回路によりオン・オ
フ制御されるインバータ２２、変圧器２３、整流回路２
４とから構成されている。そして、変圧器２により商用
３相交流電源７の電圧を略５０〜８０Ｖの交流電圧に変
換し、整流回路３により整流されコンデンサ４により平
滑された直流電圧をインバータ２２により再び交流電圧
に変換し、変圧器２３により溶接に適した電圧に変換し
て整流回路２４により整流し、端子ａと端子ｂとの間に
上記電源部１と同様の脈動する直流電圧を出力する。な
お、整流回路２４の機能は上記従来技術における還流ダ
イオード８の機能も兼ねている。
ーク溶接に使用される外部特性が定電圧特性である従来
の他の直流アーク溶接用電源の接続図である。なお、図
３と同じものまたは同一機能のものは同一符号を付して
説明を省略する。２１は電源部で、変圧器２、整流回路
３、コンデンサ４、図示しない制御回路によりオン・オ
フ制御されるインバータ２２、変圧器２３、整流回路２
４とから構成されている。そして、変圧器２により商用
３相交流電源７の電圧を略５０〜８０Ｖの交流電圧に変
換し、整流回路３により整流されコンデンサ４により平
滑された直流電圧をインバータ２２により再び交流電圧
に変換し、変圧器２３により溶接に適した電圧に変換し
て整流回路２４により整流し、端子ａと端子ｂとの間に
上記電源部１と同様の脈動する直流電圧を出力する。な
お、整流回路２４の機能は上記従来技術における還流ダ
イオード８の機能も兼ねている。
【０００４】次に、従来の直流アーク溶接用電源の動作
を説明する。なお、上記２種類の直流アーク溶接用電源
の以下に述べる動作は同一であるから、図３に示す直流
アーク溶接用電源により説明する。図５はパルスアーク
溶接の場合の電流波形を示す図であり、ＩPはピーク電
流ＩPの電流値、ＴPはピーク電流ＩPが流れる期間、ＩB
はベース電流ＩBの電流値、ＴBはベース電流ＩBが流れ
る期間である。また、図中２点鎖線で示す電流値ＩKは
可飽和リアクタ９の飽和電流値である。予め溶接条件と
して電流値ＩP、ＩBおよび期間ＴP、ＴBを設定してお
き、図示しない溶接開始ボタンをオンすると、電源１
（または電源２１）が動作して端子ａと端子ｂとの間に
直流電圧が出力され、図示しないワイヤ送給モータによ
りワイヤ１３が送り出される。ワイヤ１３の先端が母材
１５に接触し、回路にスタート電流（短絡電流）が流れ
てアークが発生すると、リアクタ１０により平滑された
溶接電流が回路に流れる。そして、電源１（または電源
２１）はアーク負荷１４に流れる溶接電流が図５に示す
波形になるように出力を制御される。
を説明する。なお、上記２種類の直流アーク溶接用電源
の以下に述べる動作は同一であるから、図３に示す直流
アーク溶接用電源により説明する。図５はパルスアーク
溶接の場合の電流波形を示す図であり、ＩPはピーク電
流ＩPの電流値、ＴPはピーク電流ＩPが流れる期間、ＩB
はベース電流ＩBの電流値、ＴBはベース電流ＩBが流れ
る期間である。また、図中２点鎖線で示す電流値ＩKは
可飽和リアクタ９の飽和電流値である。予め溶接条件と
して電流値ＩP、ＩBおよび期間ＴP、ＴBを設定してお
き、図示しない溶接開始ボタンをオンすると、電源１
（または電源２１）が動作して端子ａと端子ｂとの間に
直流電圧が出力され、図示しないワイヤ送給モータによ
りワイヤ１３が送り出される。ワイヤ１３の先端が母材
１５に接触し、回路にスタート電流（短絡電流）が流れ
てアークが発生すると、リアクタ１０により平滑された
溶接電流が回路に流れる。そして、電源１（または電源
２１）はアーク負荷１４に流れる溶接電流が図５に示す
波形になるように出力を制御される。
【０００５】なお、期間ＴPから期間ＴBに移行する際
（図５のＡ部）、溶接電流はピーク電流ＩPから飽和電
流値ＩKまで直ちに下がり、飽和電流値ＩKまで下がった
後は、期間ＴP中に可飽和リアクタ９に蓄積されたエネ
ルギが電流として回路に放出されることにより、飽和電
流値ＩKからベース電流値ＩBに緩やかに移行し、アーク
長の急激な変化が抑制されてアーク切れを防止すること
ができる。
（図５のＡ部）、溶接電流はピーク電流ＩPから飽和電
流値ＩKまで直ちに下がり、飽和電流値ＩKまで下がった
後は、期間ＴP中に可飽和リアクタ９に蓄積されたエネ
ルギが電流として回路に放出されることにより、飽和電
流値ＩKからベース電流値ＩBに緩やかに移行し、アーク
長の急激な変化が抑制されてアーク切れを防止すること
ができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、期間ＴBから
期間ＴPに移行する際（図５のＢ部）、電源１（または
電源２１）から供給されるエネルギの一部が可飽和リア
クタ９に蓄積されるため、溶接電流はベース電流ＩBか
ら直ちにピーク電流ＩPに移行せず、実質的にピーク電
流ＩPが流れる期間が予め設定した期間ＴPに対して期間
αだけ短い期間ＴP1に縮減し、溶接部への入熱量が不足
して融合不良が発生した。そして、期間αを考慮して期
間ＴPを設定することは困難であった。また、アークス
タート時においても上記と同様に、スタート電流の立上
りが抑制され、ワイヤが母材に接触すると同時にアーク
を発生させることができず、アークスタート性が悪かっ
た。また、短絡移行溶接のような小電流溶接において
も、溶接電流の立上りが抑制されることによりアークが
不安定になり、溶接作業性および溶接品質が低下した。
期間ＴPに移行する際（図５のＢ部）、電源１（または
電源２１）から供給されるエネルギの一部が可飽和リア
クタ９に蓄積されるため、溶接電流はベース電流ＩBか
ら直ちにピーク電流ＩPに移行せず、実質的にピーク電
流ＩPが流れる期間が予め設定した期間ＴPに対して期間
αだけ短い期間ＴP1に縮減し、溶接部への入熱量が不足
して融合不良が発生した。そして、期間αを考慮して期
間ＴPを設定することは困難であった。また、アークス
タート時においても上記と同様に、スタート電流の立上
りが抑制され、ワイヤが母材に接触すると同時にアーク
を発生させることができず、アークスタート性が悪かっ
た。また、短絡移行溶接のような小電流溶接において
も、溶接電流の立上りが抑制されることによりアークが
不安定になり、溶接作業性および溶接品質が低下した。
【０００７】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、アークスタート性が良く、小電流溶接およ
びパルスアーク溶接において溶接作業性が良好で、均一
な溶接品質を得ることが可能な直流アーク溶接用電源を
提供するにある。
題を解決し、アークスタート性が良く、小電流溶接およ
びパルスアーク溶接において溶接作業性が良好で、均一
な溶接品質を得ることが可能な直流アーク溶接用電源を
提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、２個の出力端子間に脈動する直流電圧を
出力し、前記出力端子間に還流装置が並列に接続された
電源部と、前記２個の出力端子にそれぞれ接続され、ア
ーク負荷に電流を供給するための２個の外部端子とを備
え、リアクタ、可飽和リアクタ及びアーク負荷が前記２
個の出力端子間に直列に接続された直流アーク溶接用電
源において、コンデンサと、２個のダイオードとを設
け、前記コンデンサと前記可飽和リアクタを直列に接続
して前記出力端子に並列に接続し、前記出力端子から供
給される電流を妨げず、かつ前記コンデンサまたは前記
可飽和リアクタから供給される電流が常に前記アーク負
荷を流れるように前記ダイオードを配置することを特徴
とする。また、本発明は、２個の出力端子間に脈動する
直流電圧を出力し、前記出力端子間に還流装置が並列に
接続された電源部と、前記２個の出力端子にそれぞれ接
続され、アーク負荷に電流を供給するための２個の外部
端子とを備え、リアクタ、可飽和リアクタ及びアーク負
荷が前記２個の出力端子間に直列に接続された直流アー
ク溶接用電源において、第１のダイードと、第２のダイ
ードと、コンデンサとを設け、前記出力端子の正極側と
この出力端子に接続された正極側の前記外部端子との間
かつ前記リアクタと直列になるようにして前記第１のダ
イオードを順方向にして直列に接続し、前記第２のダイ
オードのカソードに前記コンデンサを直列に接続した回
路を、前記第２のダイオードを前記出力端子の正極側に
して前記出力端子間に並列に接続し、可飽和リアクタを
前記第２のダイオードのカソードと前記第１のダイオー
ドのカソードとの間に接続する構成とすることもでき
る。
め、本発明は、２個の出力端子間に脈動する直流電圧を
出力し、前記出力端子間に還流装置が並列に接続された
電源部と、前記２個の出力端子にそれぞれ接続され、ア
ーク負荷に電流を供給するための２個の外部端子とを備
え、リアクタ、可飽和リアクタ及びアーク負荷が前記２
個の出力端子間に直列に接続された直流アーク溶接用電
源において、コンデンサと、２個のダイオードとを設
け、前記コンデンサと前記可飽和リアクタを直列に接続
して前記出力端子に並列に接続し、前記出力端子から供
給される電流を妨げず、かつ前記コンデンサまたは前記
可飽和リアクタから供給される電流が常に前記アーク負
荷を流れるように前記ダイオードを配置することを特徴
とする。また、本発明は、２個の出力端子間に脈動する
直流電圧を出力し、前記出力端子間に還流装置が並列に
接続された電源部と、前記２個の出力端子にそれぞれ接
続され、アーク負荷に電流を供給するための２個の外部
端子とを備え、リアクタ、可飽和リアクタ及びアーク負
荷が前記２個の出力端子間に直列に接続された直流アー
ク溶接用電源において、第１のダイードと、第２のダイ
ードと、コンデンサとを設け、前記出力端子の正極側と
この出力端子に接続された正極側の前記外部端子との間
かつ前記リアクタと直列になるようにして前記第１のダ
イオードを順方向にして直列に接続し、前記第２のダイ
オードのカソードに前記コンデンサを直列に接続した回
路を、前記第２のダイオードを前記出力端子の正極側に
して前記出力端子間に並列に接続し、可飽和リアクタを
前記第２のダイオードのカソードと前記第１のダイオー
ドのカソードとの間に接続する構成とすることもでき
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。図１は消耗電極式パルスアーク溶
接電源の接続図であり、図３と同じものまたは同一機能
のものは同一符号を付して説明を省略する。３０はダイ
オードで、端子ａとリアクタ１０との間に順方向にして
直列に接続されている。３１はダイオードで、アノード
は端子ａに、カソードは接続点ｃに接続されている。３
２はコンデンサで、一方は接続点ｃに、他方は端子ｂに
接続されている。３３は可飽和リアクタで、一方の端子
は接続点ｃに、他方の端子はダイオード３０のカソード
に接続されている。
に基づいて説明する。図１は消耗電極式パルスアーク溶
接電源の接続図であり、図３と同じものまたは同一機能
のものは同一符号を付して説明を省略する。３０はダイ
オードで、端子ａとリアクタ１０との間に順方向にして
直列に接続されている。３１はダイオードで、アノード
は端子ａに、カソードは接続点ｃに接続されている。３
２はコンデンサで、一方は接続点ｃに、他方は端子ｂに
接続されている。３３は可飽和リアクタで、一方の端子
は接続点ｃに、他方の端子はダイオード３０のカソード
に接続されている。
【００１０】次に、動作を説明する。図２は本実施の形
態に係るパルスアーク溶接の場合の電流波形を示す図で
ある。溶接時、コンデンサ３２はスイッチング素子５が
ＯＮ状態になる毎にダイオード３１を通して電圧Ｖ１で
ピーク充電され、充電された電荷は、コンデンサ３２→
可飽和リアクタ３３→リアクタ１０→アーク負荷１４→
コンデンサ３２の回路で放電する。この結果、アーク負
荷１４には、実線で示すダイオード３０を通して流れる
電流に、点線で示すコンデンサ３２からの放電電流が重
畳される。
態に係るパルスアーク溶接の場合の電流波形を示す図で
ある。溶接時、コンデンサ３２はスイッチング素子５が
ＯＮ状態になる毎にダイオード３１を通して電圧Ｖ１で
ピーク充電され、充電された電荷は、コンデンサ３２→
可飽和リアクタ３３→リアクタ１０→アーク負荷１４→
コンデンサ３２の回路で放電する。この結果、アーク負
荷１４には、実線で示すダイオード３０を通して流れる
電流に、点線で示すコンデンサ３２からの放電電流が重
畳される。
【００１１】したがって、期間ＴPから期間ＴBに移行す
る時には、コンデンサ３２からの放電電流がベース電流
ＩBに重畳され、ピーク電流ＩPからベース電流ＩBへの
電流変化が抑制されて緩やかに移行し、アーク長の急激
な変化が抑制されてアーク切れを防止することができ
る。また、可飽和リアクタ３３はダイオード３０と並列
に接続されているため、ベース期間ＴBからピーク期間
ＴPに移行する時には、ベース電流ＩBから直ちにピーク
電流ＩPに移行し、可飽和リアクタ３３による電流変化
の抑制を受けない。全く同様に、アークスタート時、ス
タート電流の立上りが速くなり、アークスタート性が良
くなる。また、溶接電流が３０Ａ程度の短絡移行溶接を
行なう場合、アークが安定になり、均一な溶接が可能に
なる結果、溶接品質を向上させることができる。
る時には、コンデンサ３２からの放電電流がベース電流
ＩBに重畳され、ピーク電流ＩPからベース電流ＩBへの
電流変化が抑制されて緩やかに移行し、アーク長の急激
な変化が抑制されてアーク切れを防止することができ
る。また、可飽和リアクタ３３はダイオード３０と並列
に接続されているため、ベース期間ＴBからピーク期間
ＴPに移行する時には、ベース電流ＩBから直ちにピーク
電流ＩPに移行し、可飽和リアクタ３３による電流変化
の抑制を受けない。全く同様に、アークスタート時、ス
タート電流の立上りが速くなり、アークスタート性が良
くなる。また、溶接電流が３０Ａ程度の短絡移行溶接を
行なう場合、アークが安定になり、均一な溶接が可能に
なる結果、溶接品質を向上させることができる。
【００１２】なお、コンデンサ３２による放電の単位時
間当りのエネルギ（電流）はコンデンサ３２の容量とス
イッチング素子５のスイッチング周波数に略比例し、ア
ーク負荷１４の抵抗に略反比例する。また、可飽和リア
クタ３３に蓄積されたエネルギは、可飽和リアクタ３３
→リアクタ１０→アーク負荷１４→還流ダイオード８→
ダイオード３１→可飽和リアクタ３３の回路で還流す
る。なお、可飽和リアクタ３３の代りにチョークコイル
を使用しても良い。
間当りのエネルギ（電流）はコンデンサ３２の容量とス
イッチング素子５のスイッチング周波数に略比例し、ア
ーク負荷１４の抵抗に略反比例する。また、可飽和リア
クタ３３に蓄積されたエネルギは、可飽和リアクタ３３
→リアクタ１０→アーク負荷１４→還流ダイオード８→
ダイオード３１→可飽和リアクタ３３の回路で還流す
る。なお、可飽和リアクタ３３の代りにチョークコイル
を使用しても良い。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回路を流れる電流の立上りが速くなりアークスタート性
を向上させることができ、小電流溶接において安定な溶
接が可能になる。さらに、パルスアーク溶接の場合は、
ピーク期間ＴPからベース期間ＴBに移行する時にはアー
ク切れが発生せず、また、ピーク期間ＴPが設定通りの
値となり、溶接品質を向上させることができる。
回路を流れる電流の立上りが速くなりアークスタート性
を向上させることができ、小電流溶接において安定な溶
接が可能になる。さらに、パルスアーク溶接の場合は、
ピーク期間ＴPからベース期間ＴBに移行する時にはアー
ク切れが発生せず、また、ピーク期間ＴPが設定通りの
値となり、溶接品質を向上させることができる。
【図１】本発明の一実施の形態に係る直流アーク溶接用
電源の接続図である。
電源の接続図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るパルスアーク溶接
における電流波形の図である。
における電流波形の図である。
【図３】従来の直流アーク溶接用電源の接続図である。
【図４】従来の他の直流アーク溶接用電源の接続図であ
る。
る。
【図５】従来のパルスアーク溶接における電流波形の図
である。
である。
１ 電源部
１０ リアクタ
３０，３１ ダイード
３２ コンデンサ
３３ 可飽和リアクタ
ａ 正極側の出力端子
ｂ 負極側の出力端子
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０２Ｍ 9/00 Ｈ０２Ｍ 9/00 Ｂ
Claims (2)
- 【請求項１】 ２個の出力端子間に脈動する直流電圧を
出力し、前記出力端子間に還流装置が並列に接続された
電源部と、 前記２個の出力端子にそれぞれ接続され、アーク負荷に
電流を供給するための２個の外部端子と、 を備え、リアクタ、可飽和リアクタ及びアーク負荷が前
記２個の出力端子間に直列に接続された 直流アーク溶接
用電源において、コ ンデンサと、２個のダイオードと、を設け、前記コンデンサと前記可飽和リアクタを直列に接続して
前記出力端子に並列に接続し、 前記出力端子から供給される電流を妨げず、かつ前記コ
ンデンサまたは前記可飽和リアクタから供給される電流
が常に前記アーク負荷を流れるように前記ダイオードを
配置する ことを特徴とする直流アーク溶接用電源。 - 【請求項２】 ２個の出力端子間に脈動する直流電圧を
出力し、前記出力端子間に還流装置が並列に接続された
電源部と、 前記２個の出力端子にそれぞれ接続され、アーク負荷に
電流を供給するための２個の外部端子と、 を備え、リアクタ、可飽和リアクタ及びアーク負荷が前
記２個の出力端子間に直列に接続された直流アーク溶接
用電源において、 第１のダイオードと、第２のダイオードと、コンデンサ
とを設け、 前記出力端子の正極側とこの出力端子に接続された正極
側の前記外部端子との間かつ前記リアクタと直列になる
ようにして前記第１のダイオードを順方向にして直列に
接続し、前記第２のダイオードのカソードに前記コンデ
ンサを直列に接続した回路を、前記第２のダイオードを
前記出力端子の正極側にして前記出力端子間に並列に接
続し、可飽和リアクタを前記第２のダイオードのカソー
ドと前記第１のダイオードのカソードとの間に接続した
ことを特徴とする直流アーク溶接用電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13378297A JP3533590B2 (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | 直流アーク溶接用電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13378297A JP3533590B2 (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | 直流アーク溶接用電源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10323756A JPH10323756A (ja) | 1998-12-08 |
| JP3533590B2 true JP3533590B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=15112877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13378297A Expired - Fee Related JP3533590B2 (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | 直流アーク溶接用電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3533590B2 (ja) |
-
1997
- 1997-05-23 JP JP13378297A patent/JP3533590B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10323756A (ja) | 1998-12-08 |
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