JP3607334B2 - 交直両用アーク加工装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、交直両用のアーク溶接、切断またはアーク加熱等に使われるアーク加工用電源において、アーク起動のための回路の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、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、４は溶接電源、５は電極側ケーブル、６は電極、７は被溶接物、８は被溶接物側ケーブル、ＴＳ１は起動スイッチである。溶接電源４において、１１は第１の直流電源装置、１５は第２の直流電源装置すなわち直流高電圧発生回路、１６はダイオードであり第２の直流電源装置が発生する直流高電圧に耐えかつ溶接電流を流す容量のものが必要である。１８はアーク発生検出手段であり通常アーク電流が流れているかいないかを検出する。１９はスイッチ手段であり起動スイッチＴＳ１からの起動信号を受けて、図示を省略されたガス供給回路に指令を出し、電極の周囲にシールドガスの供給を開始させ、シールドガスが電極周囲に達する頃を見計らって第１の直流電源装置１１および第２の直流電源装置１５を動作させる。第２の直流電源装置１５が発生する直流高電圧はダイオード１６に阻止されて第１の直流電源装置１１にはかからず、電極６と被溶接物７間にかかり、この間の絶縁を破って火花放電を発生させる。この火花放電に第１の直流電源装置から電力が供給され火花放電は溶接アークに成長する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１の場合、第１の直流電源装置１１は直流を出力するものであるから、ダイオード１６で第２の直流電源装置の直流高電圧が第１の直流電源装置１１に印加しないように阻止してかつ溶接電流を流すことができる。しかし、交流アーク溶接を行う場合、第１の直流電源装置１１に換えて交流電源装置に単に置き換えても、ダイオード１６のために交流溶接電流を流せない問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、直流電源の出力を正および逆の極性にきりかえてアーク加工負荷に供給する主スイッチング回路と、あらかじめリアクトルに流しておいた電流を遮断することによってパルス状の高電圧を発生させてアーク起動時にアーク加工負荷に供給するための直流高電圧発生回路と、直流電源と負荷出力端子との間に直列にされた直流高電圧発生回路の出力と同極性のダイオードと、直流高電圧発生回路の出力極性と逆の極性の出力を通過させる副スイッチング回路と、アーク起動に際して直流高電圧発生回路の出力と主スイッチング回路の出力とをアーク加工負荷に供給し、アーク起動後は副スイッチング回路を導通させ、かつ所定の順序で主スイッチング回路をＯＮ−ＯＦＦ制御する制御回路とを備えた構造とすることによって上記従来装置の問題点を解決したものである。
【０００５】
【実施例】
以下、本発明を図示の実施例によって説明する。
図２は、本発明を交直両用のアーク溶接に適用したときの実施例を示す接続図であり、請求項１、２および１０の発明の実施例に相当する。図２において、１ないし３は１次入力線、５は電極側ケーブル、６は電極、７は被溶接物、８は被溶接物側ケーブル、ＴＳ１は起動スイッチ、ＲＶ１は出力電流調整器である。溶接電源１０において、ＤＲ１は１次整流器、Ｃ１は平滑コンデンサ、ＴＲ１はインバータ回路、Ｔ１はインバータトランス、Ｌ１は直流リアクトルであり、ＴＲ２ａないしＴＲ２ｄは主スイッチング回路を構成するトランジスタ、ＣＴ１は電流検出器、ＣＬ２は制御回路、Ｔｍ１は電極側出力端子、Ｔｍ２は被溶接物側出力端子である。
【０００６】
また、図２において、ＤＲ３はダイオード、Ｓ１は副スイッチング回路を構成する電磁接触器、Ｌ２はリアクトルであり１次巻線Ｌ２ｐと２次巻線Ｌ２ｓとからなる。Ｒ１は電流制限用抵抗器、ＴＲ３は自己消孤形のスイッチング素子であり、トランジスタの他に適当な消孤回路を設けたサイリスタや真空スイッチのような機械式スイッチでもよい。ここで、リアクトルＬ２ｐ、Ｌ２ｓ、抵抗器Ｒ１およびスイッチング素子ＴＲ３は直流高電圧発生回路を構成している。また、リアクトルＬ２ｐとＬ２ｓとは図中に・印で示したようにスイッチング素子ＴＲ３が遮断したときにリアクトルＬ２ｐに流れていた電流が急変するのを妨げるように発生するサージ電圧が電極６側が負になるようにそれぞれの巻方向を定めてある。なお、通常はトランジスタＴＲ２ａないしトランジスタＴＲ２ｄには逆電圧から保護するためにそれぞれ逆並列にダイオードが接続されるが、図が煩雑になることをさけるために、それらのダイオードは図示を省略している。
【０００７】
図２において、１次入力線１ないし３から３相の商用周波交流が供給され、１次整流器ＤＲ１はこれを整流して直流とし、平滑コンデンサＣ１により平滑される。インバータ回路ＴＲ１は平滑コンデンサＣ１によって平滑された出力を商用周波数より高い周波数の交番電圧に変換してインバータトランスＴ１の１次巻線に供給する。インバータトランスＴ１は２次巻線に溶接に適した電圧が得られるようにその巻数比が選ばれる。２次整流回路ＤＲ２はインバータトランスＴ１の出力電圧を整流して再び直流とする。主スイッチング回路を構成するトランジスタＴＲ２ａないしトランジスタＴＲ２ｄはブリッジ回路を構成しており、その直流端子側はリアクトルＬ１を介して２次整流回路ＤＲ２の出力端子に接続され、交流端子側はリアクトルＬ２の２次巻線Ｌ２ｓとダイオードＤＲ３とを介して出力端子Ｔｍ１とＴｍ２とに接続される。トランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄ、トランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃとはそれぞれ１組となって１組内のトランジスタは同時にかつそれぞれの組が交互にいずれか一方がＯＮで他方がＯＦＦとなって溶接出力の極性を切り替える。いまトランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとがＯＮでトランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃとがＯＦＦとすると、溶接電流は、２次整流回路ＤＲ２の正出力端子、リアクトルＬ１、トランジスタＴＲ２ａ、被溶接物側出力端子Ｔｍ２、被溶接物側ケーブル８、被溶接物７、電極６、電極側ケーブル５、電極側出力端子Ｔｍ１、ダイオードＤＲ３、リアクトルＬ２の２次巻線Ｌ２ｓ（または電磁接触器Ｓ１）、トランジスタＴＲ２ｄ、出力電流検出器ＣＴ１、２次整流回路ＤＲ２の負出力端子の経路を流れ、被溶接物７と電極６の間に正極性のアークを発生させる。出力電流検出器ＣＴ１はアーク電流を検出して、検出信号を制御回路ＣＬ２に送る。制御回路ＣＬ２は出力調整器ＲＶ１からの出力電流指令信号と出力電流検出器ＣＴ１の検出信号とを比較し、その差が減ずるような指令信号をインバータ回路ＴＲ１に送る。この結果、出力電流は出力調整器ＲＶ１の設定値に保たれる。
【０００８】
つぎに、トランジスタＴＲ２ａ、ＴＲ２ｄがＯＦＦにトランジスタＴＲ２ｂ、ＴＲ２ｃがＯＮになると、溶接電流は２次整流回路ＤＲ２の正出力端子、リアクトルＬ１、トランジスタＴＲ２ｃ、リアクトルＬ２ｓ（または電磁接触器Ｓ１）、電極側出力端子Ｔｍ１、電極側ケーブル５、電極６、被溶接物７、被溶接物側ケーブル８、被溶接物側出力端子Ｔｍ２、トランジスタＴＲ２ｂ、出力電流検出器ＣＴ１、２次整流回路ＤＲ２の負出力端子の経路を流れ、電極６と被溶接物７の間に逆極性のアークを発生させる。これらの状態を交互に繰り返すことよって電極６と被溶接物７間に交流アークが得られる。
【０００９】
つぎにアーク起動時の動作について説明する。図２において、起動スイッチＴＳ１が押されると制御回路ＣＬ２は、図示を省略したガス供給回路に指令を出し、電極の周囲にシールドガスの供給を開始させる。シールドガスが電極周囲に達する頃を見計らって制御回路ＣＬ２は、インバータ回路ＴＲ１に動作の開始を、トランジスタＴＲ２ａ、ＴＲ２ｄおよびスイッチング素子ＴＲ３にＯＮを、電磁接触器Ｓ１にＯＦＦを指令する。これによりリアクトルＬ２ｐには２次整流回路ＤＲ２から電流が流れ始めて抵抗器Ｒ１によって制限される値まで次第に増加してゆく。リアクトルＬ２ｐに流れる電流が適当な値になった頃にスイッチング素子ＴＲ３を遮断するとリアクトルＬ２ｐはそれまで流れていた電流ｉが急減するためにこれを阻止する方向に図示の極性にｅ＝Ｌ・ｄｉ／ｄｔの電圧を発生する（ただし、ＬはリアクトルＬ２ｐのインダクタンス）。この電圧ｅはスイッチング素子ＴＲ３の遮断速度が速いほどまたその直前に流れていた電流値が大きいほど高くなるので、これらを適宜選定することによって必要なパルス状電圧を得ることができる。また、この電圧はリアクトルＬ２の２次巻線Ｌ２ｓに巻数比に応じて誘起される。リアクトルＬ２の１次巻線Ｌ２ｐと２次巻線Ｌ２ｓとの極性を図示のように定めておくとリアクトルＬ２の２次巻線Ｌ２ｓには図示のようにトランジスタＴＲ２ｃとＴＲ２ｄとの接続点側がプラスとなる極性の電圧となる。この電圧は導通しているトランジスタＴＲ２ｄ、２次整流回路ＤＲ２、リアクトルＬ１、導通しているトランジスタＴＲ２ａを通して（または、トランジスタＴＲ２ａないしＴＲ２ｄにそれぞれ逆並列のダイオードが接続されているときはトランジスタＴＲ２ｃの逆並列ダイオード、トランジスタＴＲ２ａを通して）被溶接物７に正、電極６に負の極性で印加される。このとき、リアクトルＬ２の巻数比を適当に選定しておき、また電極６と被溶接物７との距離が近いと両者間の絶縁が破壊されて火花放電が発生する。この火花放電によって２次整流回路ＤＲ２からの出力によってトランジスタＴＲ２ａ、ＴＲ２ｄを通して溶接アークが発生する。一方、もしこのとき電極６と被溶接物７との距離が遠くて火花放電が発生しないときは、リアクトルＬ２ｓに発生した電圧は被溶接物側ケーブル８と電極側ケーブル５との間の浮遊容量に充電されることになるが、この充電電圧の極性は被溶接物側がプラスであるのでダイオードＤＲ３に阻止されて他のスイッチング素子やトランジスタなどを破壊することはない。この場合は、スイッチング素子ＴＲ３を再びＯＮとして所定時間導通させた後にＯＦＦすることを繰り返せばケーブル間の浮遊容量に充電される電圧が次第に上昇し、ついには火花放電が発生することになる。
【００１０】
このケーブル間の浮遊容量に充電された電荷は、火花放電が発生すれば消耗されるが、火花放電が発生しなかったときには充電されたままとなり、電極６と被溶接物７との間に高電圧が印加されたままとなってしまう。抵抗器Ｒ２は、この充電電荷を放電させるためのものであり、出力端子Ｔｍ１とＴｍ２との間に接続されている。通常、ケーブル間の浮遊容量は数１０ｐＦないし数１００ｐＦ程度であるので抵抗器Ｒ２の抵抗値は数１０ないし数１００ＭΩに選定すればよい。
【００１１】
溶接アークが発生すると、出力電流検出器ＣＴ１は電流検出信号を制御回路ＣＬ２に送り、この検出信号によって制御回路ＣＬ２は、直流アーク溶接を行う場合はトランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとをＯＮとし、トランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃとをＯＦＦとし、電磁接触器Ｓ１をＯＦＦのままとして溶接を行い、交流アーク溶接を行う場合は電磁接触器Ｓ１をＯＮとした後、トランジスタＴＲ２ａ、ＴＲ２ｄとトランジスタＴＲ２ｂ、ＴＲ２ｃとをそれぞれ１組として交互にＯＮ、ＯＦＦさせる。なお、副スイッチング回路として用いる電磁接触器Ｓ１はダイオードＤＲ３とは逆向きの電流を流すサイリスタなどの半導体スイッチング素子を用いてもよい。
【００１２】
なお、ＴＩＧアーク溶接においては、上記のように被溶接物７側がプラス電位となる正極性からアーク起動を行うとアークの確立が不安定になることがある。このような場合には、ダイオードＤＲ３の極性を図と逆にして、起動時にはトランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃとをＯＮとし、トランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとをＯＦＦとして、かつ、リアクトルＬ２の２次巻線Ｌ２ｓの極性も逆として、電極６がプラスとなる逆極性から起動し、アークが確立したことを検出してから所望の極性になるようにトランジスタＴＲ２ｂ、ＴＲ２ｃまたはＴＲ２ａ、ＴＲ２ｄをＯＮあるいはＯＦＦし、これにあわせて電磁接触器Ｓ１を開閉すればよい。
【００１３】
図３は、本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例であり、請求項１、３および１０の発明の実施例に相当する。同図において、１０は溶接電源であり、図２に示した実施例と異なり、高電圧を発生させるためのリアクトルＬ２ｐを２次整流回路ＤＲ２の出力回路に直列接続してある。
【００１４】
アークの起動に際して、スイッチング素子ＴＲ３を導通状態から遮断することによって図２の実施例と同様にリアクトルＬ２ｓにパルス状の高電圧が発生し、この高電圧は被溶接物側出力端子Ｔｍ２、被溶接物側ケーブル８を経て被溶接物７に、また負側出力はダイオードＤＲ３を経て電極側出力端子Ｔｍ１、電極側ケーブル５を経て電極６にそれぞれ供給される。この高電圧によって電極６と被溶接物７間に火花放電が発生した後は図２に示した実施例の動作と同様である。なお、図２および図３の各実施例において、リアクトルＬ２ｓとダイオードＤＲ３との順序は図示と逆でもよい。また、図３の実施例において、リアクトルＬ１は省略してもよい。
【００１５】
図４は本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、４および１０の発明の実施例に相当する。同図においては、リアクトルＬ２ｓとダイオードＤＲ３との直列回路を主スイッチング回路の直流入力側に直列に挿入し、また副スイッチング回路の電磁接触器Ｓ１はＳ１ａとＳ１ｂとの２個とし主スイッチング回路を構成するトランジスタブリッジ回路のうちアーク起動時に導通しないトランジスタにそれぞれ直列に接続されている。その他は図２の実施例と同機能の部分には同符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１６】
図４において、アーク起動時はトランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとをＯＮ、トランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃとをＯＦＦ、電磁接触器Ｓ１ａとＳ１ｂとをＯＦＦとするとともにスイッチング素子ＴＲ３を所定時間導通させた後に遮断する。スイッチング素子ＴＲ３の遮断によってリアクトルＬ２ｐはパルス状の高電圧を発生し、これによってリアクトルＬ２ｓにも高電圧が誘起されて、そのプラス側はダイオードＤＲ３、トランジスタＴＲ２ａ、被溶接物側出力端子Ｔｍ２、被溶接物側ケーブル８を経て被溶接物側７に、また負側は２次整流回路ＤＲ２、トランジスタＴＲ２ｄを経て電極側出力端子Ｔｍ１、電極側ケーブル５を経て電極６に加わり、被溶接物７と電極６との間に火花放電を発生させ、この火花放電に２次整流回路ＤＲ２、リアクトルＬ２ｓ、トランジスタＴＲ２ａ、ＴＲ２ｄを経て電流が流れ火花放電は溶接アークに成長する。
【００１７】
ダイオードＤＲ３はトランジスタＴＲ３を遮断したときに電極６と被溶接物７との間に火花放電が発生しなかったときにケーブル５と８との間の浮遊容量に充電された高電圧が２次整流回路ＤＲ２および主スイッチング回路のトランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとに高電圧が印加されないように阻止し、電磁接触器Ｓ１ａ、Ｓ１ｂはトランジスタＴＲ２ｂ、ＴＲ２ｃに高電圧が印加されないように阻止するとともに、交流溶接時にはＯＮとなってトランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃに電流を流す。なお、同図においてもリアクトルＬ２ｓとダイオードＤＲ３の接続の順序は図示の通りでなくてもよい。
【００１８】
図５は、本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、５および１０の発明の実施例に相当する。図５は図４の実施例のリアクトルＬ２ｐを２次整流回路ＤＲ２の出力端子に直列に挿入したもので、その他は図４の実施例と同機能のものに同符号を付してあり、動作も図４に示した実施例と同様である。また、図５においても、リアクトルＬ２ｓとダイオードＤＲ３との順序および電磁接触器Ｓ１ａ、Ｓ１ｂとトランジスタＴＲ２ｂ、ＴＲ２ｃとの順序は図示の通りでなくてもよい。
【００１９】
なお、図４および図５において、トランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃとをリアクトルＬ２ｓが発生する高電圧に耐えるトランジスタを用いるときは電磁接触器Ｓ１を省略してもよい。
【００２０】
図６は、本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、２、１０および１２の発明の実施例に相当する。同図の実施例は図２に示した実施例にリアクトルＬ３（１／２）とリアクトルＬ３（２／２）とを主スイッチング回路を構成するトランジスタブリッジ回路の交流出力側の各極性の出力回路に直列に挿入した点のみが異なり、その他は図２の実施例と同様である。
【００２１】
ここで、リアクトルＬ３（１／２）とリアクトルＬ３（２／２）とは、１個の鉄心に巻かれた２個の巻線の各巻線を使用するものであり、かつそれぞれの巻線の極性を図中に・印で示すように各巻線に流れる電流によって共有する鉄心に同じ方向の磁束が発生するようにその巻き方向を決定しておく。
【００２２】
リアクトルＬ３（１／２）とＬ３（２／２）とを上記のようにしておくと、交流出力時には、極性の反転に際してトランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとがＯＮからＯＦＦになるときにその直前にリアクトルＬ３（１／２）に流れていた電流がそのままリアクトルＬ３（２／２）に移って流れようとする。このためにトランジスタＴＲ２ａ、ＴＲ２ｄのＯＦＦと同時に高いサージ電圧が発生し、アークの再生を助ける。
【００２３】
図７は、本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、３、１０および１２の発明の実施例に相当する。同図の実施例は、図６に示した実施例のリアクトルＬ２ｐを２次整流回路ＤＲ２の出力端子の一方に直列に接続したものであり、その他は図６に示した実施例と同様であり、動作も図６の実施例と同様である。
【００２４】
図８は、本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、６および１０の発明の実施例に相当する。同図においては、副スイッチング回路は電磁接触器Ｓ１である。電磁接触器Ｓ１は主スイッチング回路を構成するトランジスタブリッジ回路のうちアーク起動時に導通しないトランジスタにまたダイオードＤＲ３は主スイッチング回路を構成するトランジスタブリッジ回路のうちアーク起動時に導通するトランジスタにそれぞれ直列になるように図示の位置に接続されている。その他は図２の実施例と同機能の部分には同符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２５】
図８において、アーク起動時はトランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとをＯＮ、トランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃとをＯＦＦ、電磁接触器Ｓ１をＯＦＦとするとともにスイッチング素子ＴＲ３を所定時間導通させた後に遮断する。スイッチング素子ＴＲ３の遮断によってリアクトルＬ２ｐはパルス状の高電圧を発生し、これによってリアクトルＬ２ｓにも高電圧が誘起されて、そのプラス側はトランジスタＴＲ２ｄ、ダイオードＤＲ３、２次整流回路ＤＲ２、リアクトルＬ１、トランジスタＴＲ２ａ（またはトランジスタＴＲ２ｂに逆並列にダイオードが接続されているときはそのダイオードを通して）、被溶接物側出力端子Ｔｍ２、被溶接物側ケーブル８を経て被溶接物側７に、また負側は電極側出力端子Ｔｍ１、電極側ケーブル５を経て電極６に加わり、被溶接物７と電極６との間に火花放電を発生させ、この火花放電に２次整流回路ＤＲ２、リアクトルＬ１、トランジスタＴＲ２ａ、リアクトルＬ２ｓ、トランジスタＴＲ２ｄを経て電流が流れて火花放電は溶接アークに成長する。ダイオードＤＲ３はトランジスタＴＲ３を遮断したときに電極６と被溶接物７との間に火花放電が発生しなかったときにケーブル５と８との間の浮遊容量に充電された高電圧が２次整流回路ＤＲ２および主スイッチング回路のトランジスタＴＲ２ｂに高電圧が印加されないように阻止し、電磁接触器Ｓ１はトランジスタＴＲ２ｃに高電圧が印加されないように阻止する。なお、図示していないが、電磁接触器Ｓ１と同時にＯＮ、ＯＦＦする別の電磁接触器をＬ２ｓに並列に接続すると交流溶接時にはＯＮとなってトランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃに電流を流しやすくするともににトランジスタＴＲ２ａないしＴＲ２ｄのＯＮ、ＯＦＦ時に発生するサージ電圧を低減できる。
【００２６】
図９は、本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、７および１０の発明の実施例に相当する。図９は図８の実施例のリアクトルＬ２ｐを２次整流回路ＤＲ２の出力端子に直列に挿入したもので、その他は図８の実施例と同機能のものに同符号を付してあり、動作も図８に示した実施例と同様である。
【００２７】
図１０は、本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、８および１０の発明の実施例に相当する。同図においては、副スイッチング回路は電磁接触器Ｓ１である。ダイオードＤＲ３は主スイッチング回路を構成するトランジスタブリッジ回路のうちアーク起動時に導通するトランジスタに、また電磁接触器Ｓ１はアーク起動時に導通しないトランジスタにそれぞれ直列に接続されている。その他は図２の実施例と同機能の部分には同符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２８】
図１０において、アーク起動時はトランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとをＯＮ、トランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃとをＯＦＦ、電磁接触器Ｓ１をＯＦＦとするとともにスイッチング素子ＴＲ３を所定時間導通させた後に遮断する。スイッチング素子ＴＲ３の遮断によってリアクトルＴＲ２ｐはパルス状の高電圧を発生し、これによってリアクトルＬ２ｓにも高電圧が誘起されて、そのプラス側はダイオードＤＲ３、２次整流回路ＤＲ２、リアクトルＬ１、トランジスタＴＲ２ａ（またはトランジスタＴＲ２ｂに逆並列ダイオードが接続されているときはそのダイオードを通して）、被溶接物側出力端子Ｔｍ２、被溶接物側ケーブル８を経て被溶接物側７に、また負側はトランジスタＴＲ２ｄ、電極側出力端子Ｔｍ１、電極側ケーブル５を経て電極６に加わり、被溶接物７と電極６との間に火花放電を発生させ、この火花放電に２次整流回路ＤＲ２、リアクトルＬ１、トランジスタＴＲ２ａ、トランジスタＴＲ２ｄ、リアクトルＬ２ｓ、ダイオードＤＲ３を経て電流が流れ火花放電は溶接アークに成長する。ダイオードＤＲ３はトランジスタＴＲ３を遮断したときに電極６と被溶接物７との間に火花放電が発生しなかったときにケーブル５と８との間の浮遊容量に充電された高電圧が２次整流回路ＤＲ２および主スイッチング回路のトランジスタＴＲ２ｂに高電圧が印加されないように阻止し、電磁接触器Ｓ１はトランジスタＴＲ２ｃに高電圧が印加されないように阻止する。
【００２９】
図１１は、本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、９および１０の発明の実施例に相当する。図１１は図１０の実施例のリアクトルＬ２ｐを２次整流回路ＤＲ２の出力端子に直列に挿入したもので、その他は図１０の実施例と同機能のものに同符号を付してあり、動作も図１０に示した実施例と同様である。
【００３０】
図１２は、本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、６、１０および１２の発明の実施例に相当する。同図においては、図８の実施例に２個のリアクトルＬ３（１／２）とＬ３（２／２）とを主スイッチング回路を構成するブリッジ回路のうち交流出力側の正極性出力回路および逆極性出力回路に直列にそれぞれ接続したもので、その他は図８に示した実施例と同様である。同図において、リアクトルＬ３（１／２）とＬ３（２／２）とは図６の実施例において用いたリアクトルリアクトルＬ３（１／２）とＬ３（２／２）と同様に鉄心を共有し、各リアクトルに流れる電流によって共有する鉄心に同方向の磁束を発生する極性に各リアクトルの巻線の巻き方向が定められている。
【００３１】
同図の実施例においても、アーク起動時にトランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとを導通させ、トランジスタＴＲ３を所定時間だけ導通させた後に遮断することによって電極と被溶接物との間に火花放電が発生し、溶接アークに移行する。溶接アーク起動後は、副スイッチング回路Ｓ１をＯＮとすることによつて溶接を行う。このときリアクトルＬ３（１／２）とＬ３（２／２）との作用によつて図６に示した実施例と同様に極性の切り替え時に急峻に電流が切り替えられ、かつこの極性切り替えの瞬間にアークが一旦消滅したときに高いサージ電圧が発生するのでアークの再点孤が確実となる。
【００３２】
図１３は、本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、７、１０および１２の発明の実施例に相当する。同図においては、図９の実施例に２個のリアクトルＬ３（１／２）とＬ３（２／２）とを主スイッチング回路を構成するブリッジ回路の交流出力回路のうち正極性出力回路および逆極性出力回路にそれぞれ直列に接続したもので、その他は図９に示した実施例と同様である。また、図１３は図１２の実施例のリアクトルＬ２ｐを２次整流回路ＤＲ２の出力端子に直列に挿入したもので、その他は図１２の実施例と同機能のものに同符号を付してあり、動作も図１２に示した実施例と同様である。
【００３３】
図１４は、本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、１０および１１の発明の実施例に相当する。同図の実施例は、図５に示した実施例のリアクトルＬ２ｐ、Ｌ２ｓを１個のリアクトルＬ２としたもので、回路構成上は図５の実施例のＬ２ｓを省略したものに相当する。それ故、その動作もリアクトルＬ２が発生する高電圧がそのまま電極６と被溶接物７との間に供給される点のみが図５の実施例と異なるのみであり、その他は図５の実施例と同様である。
【００３４】
図１５は、本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、１０、１１および１２の発明の実施例に相当する。同図の実施例は、図１４の実施例のうちアーク起動時にリアクトルＬ２に強制的に電流を流すためのスイッチング素子ＴＲ３と抵抗器Ｒ１の直列回路をダイオードＤＲ３と主スイッチング回路との接続点と２次整流回路ＤＲ２の負出力端子との間に接続替えしたものであり、さらに主スイッチング回路の交流端子側には、トランジスタＴＲ２ｃとＴＲ２ｄとにそれぞれ直列にリアクトルＬ３（１／２）Ｌ３（２／２）が接続してある。ここで、リアクトルＬ３（１／２）とリアクトルＬ３（２／２）とは、１個の鉄心に巻かれた２個の巻線の各巻線を使用するものであり、かつそれぞれの巻線の極性を各巻線に流れる電流によって共有する鉄心に同じ方向の磁束が発生するようにその巻き方向を決定しておく。
【００３５】
リアクトルＬ３（１／２）とＬ３（２／２）とを上記のようにしておくと、交流出力時には、極性の反転に際してトランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとがＯＮからＯＦＦになるときにリアクトルＬ３（１／２）に流れていた電流がそのままリアクトルＬ３（２／２）に移って流れようとする。このためにトランジスタＴＲ２ａ、ＴＲ２ｄのＯＦＦと同時に高いサージ電圧が発生し、アークの再生を助ける。図１５において、リアクトルＬ３（１／２）、Ｌ３（２／２）以外の動作は図１４の実施例と同じである。
【００３６】
図１６は、本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、１０および１１の発明の実施例に相当する。同図の実施例は図１４の実施例のうちアーク起動時にリアクトルＬ２に強制的に電流を流すためのスイッチング素子ＴＲ３と抵抗器Ｒ１の直列回路を主スイッチング回路の交流出力端子間に接続替えしたものであり、その動作は図１４の実施例と同じである。
【００３７】
なお、図２ないし図１６において、トランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとの組とトランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃとの組とを導通期間が極く短時間の重なりをもって交互にＯＮ−ＯＦＦするようにして各極性の電流を流すトランジスタを実質的に間隙なく制御するとよい。このようにするときは、トランジスタＴＲ２ａ、ＴＲ２ｄとトランジスタＴＲ２ｂ、ＴＲ２ｃとの重なり時間の間は電極６と被溶接物７との間は短絡されるのでアークは消滅するが、電流は直列リアクトルを通じてトランジスタＴＲ２ａないしＴＲ２ｄによって短絡されて流れ続け、その値は直列リアクトルによって抑制される。この状態でさきに導通していたトランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとがＯＦＦするとその直前にリアクトルに流れていた電流を維持するように高いサージ電圧がトランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃの純方向に発生する。このサージ電圧はそのときすでにトランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃが導通しているので電極６と被溶接物７との間に先とは逆の極性で印加されることになり、極性反転時のアークの再生がより確実となる。トランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃとが導通していてトランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとが遮断状態にあるときから極性が反転するときも同様に動作する。
【００３８】
図１７は、本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１および１３の発明の実施例に相当する。同図において、Ｌ４（１／２）、Ｌ４（２／２）はリアクトルであり、両リアクトルは共通の鉄心に巻かれたコイルからなり、各コイルは図中に・印で示すように直列に接続されたスイッチング素子ＴＲ２ａおよびＴＲ２ｂの導通によってそれぞれに流れる電流によって共有する鉄心に同方向の磁束を発生する極性に定められている。また、ＤＲ２は２次整流回路であるがその出力は図示のように正・負・零の３出力端子を有する。さらにリアクトルＬ２は１次巻線Ｌ２ｐと２次巻線Ｌ２ｓ（１／２）とＬ２ｓ（２／２）とからなり、２次巻線Ｌ２ｓ（１／２）とＬ２ｓ（２／２）とは、共通の鉄心に巻かれたコイルからなり、各コイルは図中に・印で示すようにそれぞれに流れる電流によって共有する鉄心に同方向の磁束を発生する極性に定められている。図１７において、その他は図２ないし図１６に示した各実施例と同機能のものに同符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３９】
図１７において、トランジスタＴＲ２ａとトランジスタＴＲ２ｂはいずれか一方がＯＮで他方がＯＦＦとなって溶接出力の極性を切り替える。いまトランジスタＴＲ２ａがＯＮでトランジスタＴＲ２ｂがＯＦＦとすると、溶接電流は２次整流回路ＤＲ２の正出力端子、リアクトルＬ４（１／２）、トランジスタＴＲ２ａ、ダイオードＤＲ３、リアクトルＬ２ｓ（１／２）、被溶接物側出力端子Ｔｍ２、被溶接物側ケーブル８、被溶接物７、電極６、電極側ケーブル５、電極側出力端子Ｔｍ１、リアクトルＬ２ｓ（１／２）、電流検出器ＣＴ１、２次整流回路ＤＲ２の零出力端子の経路を流れ、被溶接物７と電極６の間に正極性のアークを発生させる。つぎに、トランジスタＴＲ２ａがＯＦＦにトランジスタＴＲ２ｂがＯＮになると、トランジスタＴＲ２ａを通してリアクトルＬ４（１／２）に流れる電流とトランジスタＴＲ２ｂを通してリアクトルＬ４（２／２）に流れる電流は鉄心を同じ方向に磁化するので、リアクトルＬ４（１／２）に流れていた電流は直流リアクトルＬ４（２／２）に直ちに移って流れることになる。その結果、溶接電流は２次整流回路ＤＲ２の零出力端子、出力電流検出器ＣＴ１、電極側出力端子Ｔｍ１、電極側ケーブル５、電極６、被溶接物７、被溶接物側ケーブル８、被溶接物側出力端子Ｔｍ２、リアクトルＬ２ｓ（２／２）、電磁接触器Ｓ１、トランジスタＴＲ２ｂ、直流リアクトルＬ４（２／２）、２次整流回路ＤＲ２の負出力端子の経路を流れ、電極６と被溶接物７の間に逆極性のアークを発生させる。トランジスタＴＲ２ａがＯＮでトランジスタＴＲ２ｂがＯＦＦの状態と、トランジスタＴＲ２ａがＯＦＦでトランジスタＴＲ２ｂがＯＮの状態とを交互に繰り返すことよって電極６と被溶接物７間に交流アークが得られる。
【００４０】
アーク起動時にはスイッチング素子ＴＲ３を所定時間だけ導通させた後に遮断する。このときリアクトルＬ２ｐにはスイッチング素子ＴＲ３の導通時に流れていた電流が急減するのを妨げるように図示の極性にパルス状の高電圧が発生する。この高電圧はリアクトルＬ２ｓ（１／２）とＬＳｓ（２／２）とに巻数比に応じて誘起され、電極６と被溶接物７とに両リアクトルの誘起電圧が加算されて印加され、両者間の絶縁を破壊して火花放電が発生する。火花放電が発生すると、２次整流回路ＤＲ２から直流リアクトルＬ４（１／２）、トランジスタＴＲ２ａ、ダイオードＤＲ３を経て同極性の電流が流れ、火花放電は溶接アークに成長する。このときリアクトルＬ２ｓは２分割されてＬ２ｓ（１／２）とＬ２ｓ（２／２）となって電極側６および被溶接物側７にそれぞれ挿入されるので電極６の対地電位の上昇が１／２となりノイズ発生が少なくなる。
【００４１】
溶接アークが発生すると制御回路ＣＬ３は、これを出力電流検出器ＣＴ１によって検出し、直流アーク溶接を行う場合はトランジスタＴＲ２ａをＯＮ、トランジスタＴＲ２ｂをＯＦＦ、電磁接触器Ｓ１をＯＦＦのままとし、交流アーク溶接を行う場合は電磁接触器Ｓ１をＯＮとした後、トランジスタＴＲ２ａとトランジスタＴＲ２ｂを所定の順序と間隔で交互にＯＮ、ＯＦＦさせる。
【００４２】
図１７の実施例においても、交流出力時には、リアクトルＬ４（１／２）とリアクトルＬ４（１／２）との巻線を前述のように各コイルに流れる電流によって共有する鉄心に同じ方向の磁束が発生するようにその巻き方向を決定しておくと、極性の反転に際してトランジスタＴＲ２ａがＯＮからＯＦＦになるときにリアクトルＬ４（１／２）に流れていた電流がそのままリアクトルＬ４（２／２）に移って流れようとする。このためにトランジスタＴＲ２ａのＯＦＦと同時に高いサージ電圧が発生し、アークの再生を助ける。
【００４３】
図１８は、本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１および１３の発明の実施例に相当する。同図の実施例は、図１７の実施例のリアクトルＬ２の１次巻線Ｌ２ｐを２次整流回路ＤＲ２の正出力端子とトランジスタＴＲ２ａとの間に直列に接続し、かつ、スイッチング素子ＴＲ３と抵抗器Ｒ１の直列回路をリアクトルＬ２ｐとトランジスタＴＲ２ａとの接続点と２次整流回路ＤＲ２の零出力端子との間に接続し、かつリアクトルＬ２の２次巻線Ｌ２ｓは１個として２次整流回路ＤＲ２の零出力端子と電極側出力端子Ｔｍ１との間に直列接続したものである。その他は図１７の実施例と同様であり、その動作も図１７の実施例と同様である。
【００４４】
図１９は、本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図であり、請求項１、１３および１４の発明の実施例に相当する。同図の実施例は、図１７および図１８の実施例のリアクトルＬ２を削除し、スイッチング素子ＴＲ３と抵抗器Ｒ１との直列回路を溶接負荷に対する出力端子Ｔｍ１とＴｍ２との間に接続したものである。同図の実施例においては、アーク起動に際して、スイッチング素子ＴＲ３とトランジスタＴＲ２ａとを導通させると、２次整流回路ＤＲ２からリアクトルＬ４（１／２）、ダイオードＤＲ３、トランジスタＴＲ２ａ、抵抗器Ｒ１、スイッチング素子ＴＲ３、２次整流回路ＤＲ２の零出力端子の経路で電流が流れ、リアクトルＬ４（１／２）に電磁エネルギーが蓄えられる。動作する。所定時間の後にトランジスタＴＲ２ａは導通のままで、スイッチング素子ＴＲ３を遮断するとリアクトルＬ４（１／２）に蓄えられていた電磁エネルギーによってパルス状の高電圧がリアクトルＬ４（１／２）に図示の極性に発生する。この高電圧によって電極６と被溶接物７との間に火花放電が発生し、これによって溶接アークが誘発される。溶接アークが発生した後は、図１７および図１８に示した実施例と同様にして直流アーク溶接または交流アーク溶接がおこなわれる。
【００４５】
図１９の実施例においてスイッチング素子ＴＲ３と抵抗器Ｒ１の直列回路は、図示の位置に限らず、アーク起動時にリアクトルＬ４（１／２）に電流を流す位置であればよく、例えば、図１９のリアクトルＬ４（１／２）とダイオードＤＲ３との接続点（またはダイオードＤＲ３とトランジスタＴＲ２ａとの接続点）と２次整流回路ＤＲ２の零出力端子との間でもよく、リアクトルＬ４（１／２）とダイオードＤＲ３との接続点（またはダイオードＤＲ３とトランジスタＴＲ２ａとの接続点）とリアクトルＬ４（２／２）と電磁接触器Ｓ１との接続点との間に接続してもよい。
【００４６】
なお、図１７ないし図１９に示した実施例において、トランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｂとを導通期間が極く短時間の重なりをもって交互にＯＮ−ＯＦＦするようにして両トランジスタを実質的に間隙なく制御するとよい。このようにするときは、トランジスタＴＲ２ａとトランジスタＴＲ２ｂとの重なり時間の間は、アークは消滅するが電流は直列リアクトルを通じてトランジスタＴＲ２ａとトランジスタＴＲ２ｂとによって短絡されて流れ続け、その値は直列リアクトルによって抑制される。この状態でトランジスタＴＲ２ａがＯＦＦするとその直前にリアクトルに流れていた電流を維持するように高いサージ電圧がトランジスタＴＲ２ｂの順方向に発生する。このサージ電圧は電極６と比溶接物７との間に先とは逆の極性で印加され、かつトランジスタＴＲ２ｂがすでにＯＮ状態にあるので、トランジスタＴＲ２ａがＯＦＦとなる瞬間に発生することになりアークの再生がより確実となる。トランジスタＴＲ２ｂとＴＲ２ｃとが導通状態にありトランジスタＴＲ２ａとＴＲ２ｄとが遮断状態にあって極性が反転するときも同様に動作する。
【００４７】
また、図１７ないし図１９に示した実施例において、リアクトルＬ４（１／２）、ダイオードＤＲ３およびトランジスタＴＲ２ａの接続順序およびリアクトルＬ４（２／２）、電磁接触器（副スイッチング素子）Ｓ１およびトランジスタＴＲ２ｂの接続順序はいずれも図示の通りでなくてもよい。
【００４８】
さらに、上記いずれの実施例においても、主スイッチング回路を構成するトランジスタＴＲ２ａないしＴＲ２ｄに高耐圧の素子を使用するときは電磁接触器（副スイッチング素子）Ｓ１はなくてもよい。同様に２次整流回路ＤＲ２に逆耐圧の高いものを使用するときは、ダイオードＤＲ３は省略できる。
【００４９】
また、上記各実施例は、本発明をアーク溶接に適用するときについて説明したが、本発明はアーク溶接以外にアーク切断、アーク加熱、アーク溶融などのアーク加工に適用できる。
【００５０】
上記の説明では、スイッチング素子ＴＲ２、抵抗器Ｒ２、リアクトルＬ２Ｐの回路は溶接出力回路に接続したが、別に用意する電源に接続してもよい。
【００５１】
【発明の効果】
従来よく行われていた高周波高電圧を用いる方法のように、アークが発生するまでの間中高周波高電圧を出し放しにすると、電極と被溶接物間の電位が高周波高電圧によって強制的に変動する。この結果、大地に高周波電流が流れ出し、近くの電子機器にノイズ障害を引き起こす。これに対し本発明の場合、スイッチング素子ＴＲ２を続けてＯＮ・ＯＦＦしても高電圧出力は直流であるためつぎのような効果がある。スイッチング素子ＴＲ２のＯＮ・ＯＦＦの周期が電極と被溶接物間の静電容量と電気抵抗による時定数より長いときは、その静電容量の充電・放電を繰り返すが、放電は電極と被溶接物間の電気抵抗へ行うので、強制的な電極・被溶接物間の電位変動による大地への高周波電流の流れ出しは充電の時だけである。したがって、本発明においては従来の高周波高電圧を用いる方式のものよりノイズは少ない。また、ＯＮ・ＯＦＦの周期が電極と被溶接物間の静電容量と電気抵抗による時定数より短いときは、その静電容量が充電されると電極・被溶接物間の電位変動がなくなるので、ノイズは極端に少なくなる。
【００５２】
また、図１の従来の場合は、第１の直流電源装置が故障しても直流高電圧発生装置である第２の直流電源装置は働いていて無駄な直流項電圧が出力されたままになることがある。また、第１の直流電源装置が正常でも第２の直流電源装置の出力電流を制限する回路が故障すると大きな電流が流れて第２の直流電源が破壊されることがある。これに対して本発明においては、予めリアクトルに電流を流しておき、この電流を遮断することによって高電圧を得るので、上記のような無駄な出力が続くことや装置が破壊されるようなことはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のアーク加工装置の例を示接続図。
【図２】本発明の請求項１、２および１０の発明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。
【図３】本発明の請求項１、３および１０の発明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。
【図４】本発明の請求項１、４および１０の発明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。
【図５】本発明の請求項１、５および１０の発明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。
【図６】本発明の請求項１、２、１０および１２の発明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。
【図７】本発明の請求項１、３、１０および１２の発明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。
【図８】本発明の請求項１、６および１０の発明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。
【図９】本発明の請求項１、７および１０の発明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。
【図１０】本発明の請求項１、８および１０の発明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。
【図１１】本発明の請求項１、９および１０の発明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。
【図１２】本発明の請求項１、６、１０および１２の発明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。
【図１３】本発明の請求項１、７、１０および１２の発明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。
【図１４】本発明の請求項１、１０および１１の発明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。
【図１５】本発明の請求項１、１０、１１および１２の発明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。
【図１６】本発明の請求項１、１０および１１の発明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。
【図１７】本発明の請求項１および１３の発明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。
【図１８】本発明の請求項１および１３の発明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。
【図１９】本発明の請求項１、１３および１４の発明を交直両用アーク溶接機に実施したときの例を示す接続図。
【符号の説明】
１ないし３ １次入力線
４ 溶接電源
５ 電極側ケーブル
６ 電極
７ 被溶接物
８ 被溶接物側ケーブル
１０ 溶接電源
１１ 第１の直流電源装置
１５ 第２の直流電源装置
１６ ダイオード
１８ アーク発生検出手段
１９ スイッチ手段
ＤＲ１ １次整流器
ＤＲ２ ２次整流回路
ＤＲ３ ダイオード
ＴＲ１ インバータ回路
Ｔ１ インバータトランス
Ｌ１ リアクトル
Ｌ１（１／２）、Ｌ１（２／２） リアクトル
Ｌ２ リアクトル
Ｌ２ｐ、Ｌ２ｓ リアクトル
Ｌ２ｓ（１／２）、Ｌ２ｓ（２／２） リアクトル
Ｌ４（１／２）、Ｌ４（２／２） リアクトル
ＴＲ２ａないしＴＲ２ｄ トランジスタ
ＴＲ３ スイッチング素子
Ｓ１ 副スイッチング回路（電磁接触器）
Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ 副スイッチング回路（電磁接触器）
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗器
ＴＳ１ 起動スイッチ
ＲＶ１ 出力電流調整器
ＣＴ１ 出力電流検出器
ＣＬ２ 制御回路
Ｔｍ１ 電極側出力端子
Ｔｍ２ 被溶接物側出力端子

Claims (17)

1. 電極と被加工物とを接触させずにアークスタートさせる交直両用アーク加工装置において、直流電源と、前記直流電源の出力を正および逆の極性にきりかえて電極と被加工物とからなるアーク加工負荷に供給する主スイッチング回路と、あらかじめリアクトルに流しておいた電流を遮断することによってパルス状の高電圧を発生させてアーク起動時に前記直流電源からの出力に重畳して前記アーク加工負荷に供給するための直流高電圧発生回路と、前記直流電源と負荷出力端子との間に直列に設けられて前記直流高電圧発生回路の出力と同極性に接続方向が定められたダイオードと、前記直流高電圧発生回路の出力極性とは逆の極性の出力を通過させる副スイッチング回路と、アーク起動に際して前記直流高電圧発生回路を起動するとともに前記主スイッチング回路を前記直流高電圧発生回路の出力と同極性の出力を前記アーク加工負荷に供給するように駆動し、アーク起動後は前記副スイッチング回路を導通させ、かつ所定の順序で前記主スイッチング回路をＯＮ−ＯＦＦ制御する制御回路とを備えた交直両用アーク加工装置。
2. 前記直流高電圧発生回路は前記直流電源の出力端子に接続されたリアクトルの１次巻線とスイッチング素子との直列回路と前記主スイッチング回路の一方の出力と前記負荷出力端子との間に直列に接続された前記リアクトルの２次巻線とからなり、前記ダイオードは前記リアクトルの巻線と直列接続され、前記副スイッチング回路は前記リアクトルの２次巻線と前記ダイオードとの直列回路と並列接続されている請求項１に記載の交直両用アーク加工装置。
3. 前記直流高電圧発生回路は前記直流電源の一方の出力端子と前記主スイッチング回路とのあいだに接続されたリアクトルの１次巻線と前記リアクトルの１次巻線と前記主スイッチング回路との接続点と前記直流電源の他方の出力端子との間に接続されたスイッチング素子と前記主スイッチング回路と出力端子との間に直列に接続された前記リアクトルの２次巻線とからなり、前記ダイオードは前記リアクトルの２次巻線と直列に接続され、前記副スイッチング回路は前記リアクトルの２次巻線と前記ダイオードとの直列回路と並列接続された請求項１に記載の交直両用アーク加工装置。
4. 前記直流高電圧発生回路は前記直流電源の出力端子に接続されたリアクトルの１次巻線とスイッチング素子との直列回路と前記直流電源の出力端子と前記主スイッチング回路との間に直列に接続された前記リアクトルの２次巻線とからなり、前記ダイオードは前記リアクトルの２次巻線と直列に接続され、前記副スイッチング回路は前記主スイッチング回路のうち前記直流高電圧発生回路の発生電圧とは逆の極性の出力を通過させる回路に直列に接続された請求項１に記載の交直両用アーク加工装置。
5. 前記直流高電圧発生回路は前記直流電源の一方の出力端子と前記主スイッチング回路とのあいだに接続されたリアクトルの１次巻線と２次巻線とからなる直列回路と前記リアクトルの１次巻線と２次巻線との接続点と前記直流電源の他方の出力端子との間に接続されたスイッチング素子とからなり、前記ダイオードは前記リアクトルの２次巻線に直列接続され、前記副スイッチング回路は前記主スイッチング回路のうち前記直流高電圧発生回路の発生電圧とは逆の極性の出力を通過させる回路に直列に接続されている請求項１に記載の交直両用アーク加工装置。
6. 前記直流高電圧発生回路は前記直流電源の出力端子に接続されたリアクトルの１次巻線とスイッチング素子との直列回路と前記主スイッチング回路の一方の出力と前記負荷出力端子との間に直列に接続された前記リアクトルの２次巻線とからなり、前記ダイオードは前記主スイッチング回路のうち前記直流高電圧発生回路の出力と同極性の電流を流す回路内に直列に接続されており、前記副スイッチング回路は前記主スイッチング回路のうち前記ダイオードが接続されている極性とは逆の極性の電流を流す回路内に直列に接続されている請求項１に記載の交直両用アーク加工装置。
7. 前記直流高電圧発生回路は前記直流電源の一方の出力端子と前記主スイッチング回路との間に接続されたリアクトルの１次巻線と、前記リアクトルの１次巻線と前記主スイッチング回路との接続点と前記直流電源の他方の出力端子との間に接続されたスイッチング素子と前記主スイッチング回路と出力端子との間に直列に接続された前記リアクトルの２次巻線とからなり、前記ダイオードは前記主スイッチング回路のうち前記直流高電圧発生回路の出力と同極性の電流を流す回路内に直列に接続されており、前記副スイッチング回路は前記主スイッチング回路のうちの前記ダイオードが接続されている極性とは逆の極性の電流を流す回路内に直列に接続されている請求項１に記載の交直両用アーク加工装置。
8. 前記直流高電圧発生回路は前記直流電源の出力端子に接続されたリアクトルの１次巻線とスイッチング素子との直列回路と前記主スイッチング回路のうちアークスタート時に流す電流と同方向の電流を流す回路内に直列にかつ前記ダイオードと直列にして接続された前記リアクトルの２次巻線とからなり、前記副スイッチング回路は前記主スイッチング回路のうちの前記ダイオードと前記リアクトルの２次巻線との直列回路が接続されている極性とは逆の極性の回路内に直列に接続されている請求項１に記載の交直両用アーク加工装置。
9. 前記直流高電圧発生回路は前記直流電源の一方の出力端子と前記主スイッチング回路とのあいだに接続されたリアクトルの１次巻線と前記主スイッチング回路のうちアークスタート時に流す電流と同方向の電流を流す回路内に直列に接続されかつ前記ダイオードと直列接続した前記リアクトルの２次巻線と前記リアクトルの１次巻線と前記主スイッチング回路との接続点と前記直流電源の他方の出力端子との間に接続されたスイッチング素子とからなり、前記副スイッチング回路は前記主スイッチング回路のうちの前記ダイオードと前記リアクトルの２次巻線との直列回路が接続されている極性とは逆の極性の回路内に直列に接続されている請求項１に記載の交直両用アーク加工装置。
10. 前記直流電源は正および負の出力端子を有する直流電源であり、前記主スイッチング回路はブリッジ回路を構成する４個のスイッチング素子からなり、前記ブリッジ回路の直流端子に前記直流電源から電力を供給し、前記ブリッジ回路の交流端子からアーク加工用出力を取り出す請求項１に記載の交直両用アーク加工装置。
11. 前記直流電源の出力端子の一方には１個のリアクトルが接続されており、前記主スイッチング回路はブリッジ回路を構成する４個のスイッチング素子からなり、前記ブリッジ回路の直流端子側の一方と前記リアクトルとの間に前記ダイオードを直列に接続し、前記ブリッジ回路の直流端子の他端を前記直流電源の他方の出力端子に接続し、前記ブリッジ回路の交流端子からアーク加工用出力を取り出すとともに、前記直流高電圧発生回路は前記リアクトルを介して前記直流電源の出力を所定時間短絡する回路であり、前記副スイッチング回路は前記ブリッジ回路のうちの前記直流高電圧発生回路の出力極性とは逆の極性の回路を遮断する位置に接続されている請求項１に記載の交直両用アーク加工装置。
12. 前記主スイッチング回路の正および負の各極性の電流を流す回路にはそれぞれ補助リアクトルが直列に接続されており、前記各補助リアクトルは共通の鉄心に巻かれた２個のリアクトル巻線のうちの各一方を使用し、前記各巻線は共有する鉄心をそれぞれの巻線に流れる電流によって同方向に磁化する極性に巻方向が定められている請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の交直両用アーク加工装置。
13. 前記直流電源は正・零・負の３出力を有する直流電源であり、前記主スイッチング回路は前記直流電源の正および負の各出力端子に接続され他端を共通接続されたリアクトルとスイッチング素子との２組の直列回路からなり、前記各リアクトルは共通の鉄心に巻かれた２個のリアクトル巻線のうちの各一方を使用し、かつ前記各リアクトル巻線は共有する鉄心をそれぞれに直列接続されたスイッチング素子の導通時に流れる電流によって同方向に磁化する極性に巻方向が定められているリアクトルであり、前記直列回路の一方に前記ダイオードを直列に接続し、前記直列回路の他方に直列に前記副スイッチング回路を接続して両直列回路の共通接続点をアーク加工負荷に対する一方の出力端子とし、前記直流電源の零出力端子を他方の負荷出力端子とした請求項１に記載の交直両用アーク加工装置。
14. 前記直流高電圧発生回路は前記リアクトルの少なくとも一方を介して前記直流電源の出力をアーク起動時に所定時間短絡した後に開放することによってパルス状の高電圧を発生する回路である請求項１３に記載の交直両用アーク加工装置。
15. 前記直流高電圧発生回路は前記アーク加工負荷に電極側を正とする逆極性の高電圧を供給する極性とし、前記制御回路はアーク起動時は前記直流高電圧発生回路を起動するとともに前記主スイッチング回路を逆極性出力となるように制御し、アーク起動後は前記直流高電圧発生回路の動作を停止させるとともに前記副スイッチング回路を導通させ、かつ前記主スイッチング回路を直流出力時は被溶接物側を正とする正極性とし交流出力時は所定の順序でＯＮ−ＯＦＦ制御する回路である請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の交直両用アーク加工装置。
16. 前記主スイッチング回路は、出力極性の切替時にスイッチング回路を構成する正逆各極性の出力を負担するスイッチング素子の導通期間を実質的に間隙なく切替える回路である請求項１ないし請求項１５のいずれかに記載の交直両用アーク加工装置。
17. 前記直流高電圧発生回路のスイッチング素子は、アーク起動時に火花放電が発生するまでのあいだ所定の間隔で導通と遮断とを繰り返す請求項１ないし請求項１６に記載の交直両用アーク加工装置。

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