JP5996377B2 - アーク溶接用電源装置 - Google Patents
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Description
この構成によれば、アークが生じたとみなす判定は、電源装置の出力電圧のゼロ電圧の検出に基づいて行われる。即ち、アーク溶接機では、アーク溶接用電源装置の出力端子に接続される溶接トーチの電極先端からアークが生じるものであり、アークスタート時においては、溶接トーチの電極を溶接対象(母材)に一旦接触させた後に初期アークを生じさせている。そのため、その電極の接触の際に電源装置の出力電圧が一旦ゼロ電圧になるため、アークが生じたとみなす判定をその電源装置の出力電圧のゼロ電圧の検出に基づいて行うようにすることで、補助コンデンサの充電電圧の制限がなされる通常アーク制御に速やかに切り替えることが可能となる。
図1に示すように、アーク溶接機10は、これに用いるアーク溶接用電源装置11のプラス側の出力端子o1に溶接トーチTHの電極WEを接続し、マイナス側の出力端子o2に溶接対象(母材)Mを接続して、電源装置11にて生成した直流出力電力に基づいて電極WEの先端にてアークを生じさせ、溶接対象Mのアーク溶接を行うものである。アーク溶接機10は、例えば消耗電極式のアーク溶接機であり、電極WEとして用いるワイヤ電極がアークにより消耗するため、該電極WEをその消耗に応じて送給する送給装置WFを用いる。
[通常アーク制御]
本制御では、図2に破線にて示すように、第6スイッチング素子TR6は、第2及び第3スイッチング素子TR2,TR3のオフ直前から次の第1及び第4スイッチング素子TR1,TR4のオン所定時間後まで継続してオンされる。また、第7スイッチング素子TR7は、第1及び第4スイッチング素子TR1,TR4のオフ直前から次の第2及び第3スイッチング素子TR2,TR3のオン所定時間後まで継続してオンされる。制御回路20は、このような動作を行わせる制御パルス信号を設定する。
本制御では、図2に実線にて示すように、第6及び第7スイッチング素子TR6,TR7はオフに固定される。
(1)インバータ回路14の前段の補助回路13にて、インバータ回路14のスイッチング素子TR1〜TR4に先立ってスイッチング素子TR5,TR8がオフするソフトスイッチング動作の際に補助コンデンサC3の充電電力が消費され、スイッチング素子TR1〜TR4のオフ後に生じる還流電流にて補助コンデンサC3の充電が行われる。通常アーク制御では、補助回路13の対応するスイッチング素子TR6,TR7がオンされて補助コンデンサC3を充電する還流電流の余剰分が平滑コンデンサC1,C2より入力側に回生される回生動作が行われ、補助コンデンサC3の充電電圧V(C3)の制限がなされる。これに対し、アークスタート制御では、補助回路13のスイッチング素子TR6,TR7がオフに固定されて回生動作が禁止され、余剰分を含む還流電流を以て補助コンデンサC3が充電されてその充電電圧V(C3)が高められる。制御回路20は、通常アーク制御とアークスタート制御とが切替可能に構成され、アークスタート時において、通常アーク制御に切り替えられるアークが生じたとみなす判定とするまで、補助コンデンサC3の充電電圧を高くする、即ちアークが生じ易い状況となる電源装置11の出力電圧Voを高くするアークスタート制御を実施する。このようなアークスタート制御を組み込むことで、簡易にアークスタート性を向上することができる。
・制御の切り替えに用いるアークが生じたとみなす判定について、電源装置11の出力電圧Voのゼロ電圧の検出に基づいて行うようにしてもよい。即ち、アークスタート時において、溶接トーチTHの電極WEが溶接対象Mに一旦接触させるため、その接触の際に電源装置11の出力電圧Voが一旦ゼロ電圧になる。これを踏まえ、アークが生じたとみなす判定をその電源装置11の出力電圧Voのゼロ電圧の検出に基づいて行うこともできる。この場合、補助コンデンサの充電電圧V(C3)の制限がなされる通常アーク制御に速やかに切り替えることが可能である。
また、インバータ回路14を4個のスイッチング素子TR1〜TR4を用いたフルブリッジ回路にて構成したが、その他のスイッチング回路にて構成してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
前記インバータ回路は、第1〜第4スイッチング素子を用いるフルブリッジ回路にて構成され、
前記補助回路は、前記インバータ回路の入力側の一対の電源線間に直列接続される前記平滑コンデンサとしての第1及び第2平滑コンデンサと、その後段の各電源線上にそれぞれ接続される前記第1補助スイッチング素子としての第5及び第8スイッチング素子と、その後段の電源線間に直列接続される前記第2補助スイッチング素子としての第6及び第7スイッチング素子と、その後段の電源線間に接続される前記補助コンデンサとを備え、第1及び第2平滑コンデンサ間と第6及び第7スイッチング素子間とが互いに接続されて構成されたことを特徴とするアーク溶接用電源装置。
前記インバータ回路に入力される直流電力を平滑化する平滑コンデンサ及びその後段に補助コンデンサを並列に備えると共に両コンデンサ間に第1及び第2補助スイッチング素子を備え、前記入力される直流電力を前記インバータ回路に伝達する第1補助スイッチング素子を前記インバータ回路のスイッチング素子に先立ってオフすることでその後の前記補助コンデンサの充電電力の消費を待ってからの前記インバータ回路のスイッチング素子のオフに繋げるためのソフトスイッチング動作と、前記インバータ回路のスイッチング素子のオフ後に生じる還流電流にて前記補助コンデンサの充電を行う際のその余剰分を第2補助スイッチング素子のオンにより入力側に回生させる経路を形成する回生動作とを行う補助回路と
を備えたアーク溶接用電源装置の制御方法であって、
前記補助回路の第2補助スイッチング素子をオンさせる回生動作を行い前記補助コンデンサの充電電圧を制限する制御を含む通常アーク制御と、前記補助回路の第2補助スイッチング素子をオフさせて回生動作を禁止し前記還流電流及びその余剰分を以て前記補助コンデンサを充電してその充電電圧を高める制御を含むアークスタート制御とを用い、アークスタート時にはアークスタート制御を実施し、アークが生じたとみなす判定に基づいて通常アーク制御に切り替えることを特徴とするアーク溶接用電源装置の制御方法。
13 補助回路
14 インバータ回路
20 制御回路
INT トランス
TR1〜TR4 第1〜第4スイッチング素子(インバータ回路のスイッチング素子)
TR5,TR8 第5,第8スイッチング素子(第1補助スイッチング素子)
TR6,TR7 第6,第7スイッチング素子(第2補助スイッチング素子)
C1,C2 第1,第2平滑コンデンサ(平滑コンデンサ)
C3 補助コンデンサ
V(C3) 充電電圧
Vo 出力電圧
Io 出力電流
Claims (3)
- トランスの二次側においてアーク溶接用の直流出力電力の生成に用いる高周波交流電力を生じさせるべく、そのトランスの一次側にてスイッチング素子の動作により直流電力を高周波交流電力に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路に入力される直流電力を平滑化する平滑コンデンサ及びその後段に補助コンデンサを並列に備えると共に両コンデンサ間に第1及び第2補助スイッチング素子を備え、前記入力される直流電力を前記インバータ回路に伝達する第1補助スイッチング素子を前記インバータ回路のスイッチング素子に先立ってオフすることでその後の前記補助コンデンサの充電電力の消費を待ってからの前記インバータ回路のスイッチング素子のオフに繋げるためのソフトスイッチング動作と、前記インバータ回路のスイッチング素子のオフ後に生じる還流電流にて前記補助コンデンサの充電を行う際のその余剰分を第2補助スイッチング素子のオンにより入力側に回生させる経路を形成する回生動作とを行う補助回路と、
前記インバータ回路及び前記補助回路の動作を制御する制御回路と
を備えたアーク溶接用電源装置であって、
前記制御回路は、前記補助回路の第2補助スイッチング素子をオンさせる回生動作を行い前記補助コンデンサの充電電圧を制限する制御を含む通常アーク制御と、前記補助回路の第2補助スイッチング素子をオフさせて回生動作を禁止し前記還流電流及びその余剰分を以て前記補助コンデンサを充電してその充電電圧を高める制御を含むアークスタート制御とを実施可能に構成し、アークスタート時にはアークスタート制御を実施し、アークが生じたとみなす判定に基づいて通常アーク制御に切り替えることを特徴とするアーク溶接用電源装置。 - 請求項1に記載のアーク溶接用電源装置において、
前記アークが生じたとみなす判定は、前記電源装置の出力電流のアーク発生相当の電流値の検出に基づいて行われることを特徴とするアーク溶接用電源装置。 - 請求項1に記載のアーク溶接用電源装置において、
前記アークが生じたとみなす判定は、前記電源装置の出力電圧のゼロ電圧の検出に基づいて行われることを特徴とするアーク溶接用電源装置。
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