JP6958785B2 - Shielded metal arc welding system and welding power supply for shielded metal arc welding - Google Patents

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    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/06—Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
    • B23K9/073—Stabilising the arc

Description

本発明は、被覆アーク溶接システム、および、被覆アーク溶接用の溶接電源装置に関する。 The present invention relates to a shielded metal arc welding system and a welding power supply device for shielded metal arc welding.

屋外での作業に適した溶接として、被覆アーク溶接が知られている。被覆アーク溶接では、被覆アーク溶接棒と被加工物との間にアークを発生させて、当該アークの熱によって溶接が行われる。被覆アーク溶接の場合、炭酸ガスアーク溶接などとは異なり、ガスを吹き付ける必要がない。したがって、簡易な装置で溶接作業を行うことができる。また、風によってガスが散らされる屋外でも、溶接作業を行うことができる。交流出力の被覆アーク溶接システムの一例が、例えば特許文献１に開示されている。 Shielded metal arc welding is known as welding suitable for outdoor work. In shielded metal arc welding, an arc is generated between the shielded metal arc welding rod and the workpiece, and welding is performed by the heat of the arc. In the case of shielded metal arc welding, unlike carbon dioxide arc welding, there is no need to spray gas. Therefore, the welding work can be performed with a simple device. Welding work can also be performed outdoors where the gas is scattered by the wind. An example of an AC output shielded metal arc welding system is disclosed in, for example, Patent Document 1.

図７は、従来の被覆アーク溶接システムの一例を示す図である。図７に示す被覆アーク溶接システムは、被覆アーク溶接棒Ｂと、被覆アーク溶接棒Ｂを保持して溶接電流を通電するための溶接棒ホルダＣと、溶接棒ホルダＣを介して被覆アーク溶接棒Ｂに電力を供給する溶接電源装置Ａ１００とを備えている。溶接電源装置Ａ１００は、交流電力を変圧するトランス３００を備えており、商用電源Ｄからの交流電力をトランス３００の一次側に入力し、トランス３００の二次側から変圧後の交流電力を出力する。溶接電源装置Ａ１００の一方の出力端子ａは、ケーブルによって被加工物Ｗに接続されており、他方の出力端子ｂは、ケーブルによって溶接棒ホルダＣに接続されている。溶接電源装置Ａ１００は、被覆アーク溶接棒Ｂの先端と被加工物Ｗとの間にアークを発生させ、電力を供給する。 FIG. 7 is a diagram showing an example of a conventional shielded metal arc welding system. The shielded metal arc welding system shown in FIG. 7 includes a shielded metal arc welding rod B, a welding rod holder C for holding the shielded metal arc welding rod B and energizing a welding current, and a shielded metal arc welding rod via the welding rod holder C. It is provided with a welding power supply device A100 that supplies power to B. The welding power supply device A100 includes a transformer 300 that transforms AC power, inputs AC power from the commercial power source D to the primary side of the transformer 300, and outputs the AC power after transformation from the secondary side of the transformer 300. .. One output terminal a of the welding power supply device A100 is connected to the workpiece W by a cable, and the other output terminal b is connected to the welding rod holder C by a cable. The welding power supply device A100 generates an arc between the tip of the shielded metal arc welding rod B and the workpiece W to supply electric power.

特開平０６−１２６４５９号Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-126459

図７に示す被覆アーク溶接システムにおいては、出力電流の極性が変わるときのアーク切れを防ぐために、トランス３００の二次側のリアクタンスを大きくする必要があった。したがって、トランス３００が大型化し、溶接電源装置Ａ１００を小型軽量化するための妨げになっていた。 In the shielded metal arc welding system shown in FIG. 7, it was necessary to increase the reactance on the secondary side of the transformer 300 in order to prevent the arc from breaking when the polarity of the output current changes. Therefore, the size of the transformer 300 has increased, which has been an obstacle to reducing the size and weight of the welding power supply device A100.

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、出力電流の極性が変わるときのアーク切れを抑制し、かつ、溶接電源装置を小型軽量化できる被覆アーク溶接システムを提供することを目的としている。 The present invention has been conceived under the above circumstances, and provides a shielded metal arc welding system capable of suppressing arc breakage when the polarity of the output current changes and reducing the size and weight of the welding power supply device. The purpose is to do.

本発明の第１の側面によって提供される被覆アーク溶接システムは、被覆アーク溶接棒と、前記被覆アーク溶接棒に電力を供給する溶接電源装置とを備えている被覆アーク溶接システムであって、前記溶接電源装置は、交流電力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力を平滑化する直流リアクトルと、前記直流リアクトルが出力する直流電力を交流電力に変換して、前記被覆アーク溶接棒に出力するインバータ回路と、前記被覆アーク溶接棒への出力に再点弧電圧を重畳する電圧重畳回路とを備えており、前記電圧重畳回路は、前記インバータ回路の出力電流の極性が切り替わるときに、前記再点弧電圧を重畳することを特徴とする。この構成によると、インバータ回路の出力電流の極性が切り替わるときに再点弧電圧が重畳されるので、極性が変わるときのアーク切れを抑制することができる。また、再点弧電圧の重畳によりアーク切れを抑制するので、アーク切れを抑制するためにリアクタンスを大きくする必要がない。したがって、直流リアクトルを小型化することができる。これにより、溶接電源装置を小型軽量化することができる。 The shielded metal arc welding system provided by the first aspect of the present invention is a shielded metal arc welding system including a shielded metal arc welding rod and a welding power supply device for supplying electric current to the shielded metal arc welding rod. The welding power supply device converts the rectifying circuit that rectifies AC power, the DC reactor that smoothes the output of the rectifying circuit, and the DC power output by the DC reactor into AC power, and outputs it to the shielded metal arc welding rod. The shielded metal arc welding rod is provided with a voltage superimposing circuit that superimposes a re-ignition voltage on the output to the shielded metal arc welding rod. It is characterized by superimposing a re-ignition voltage. According to this configuration, the re-ignition voltage is superimposed when the polarity of the output current of the inverter circuit is switched, so that it is possible to suppress the arc break when the polarity is changed. Further, since the arc breakage is suppressed by superimposing the re-ignition voltage, it is not necessary to increase the reactance in order to suppress the arc breakage. Therefore, the DC reactor can be miniaturized. As a result, the welding power supply device can be made smaller and lighter.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記電圧重畳回路は、前記再点弧電圧を充電される再点弧コンデンサと、前記再点弧コンデンサに前記再点弧電圧を充電する充電回路と、前記再点弧コンデンサに充電された前記再点弧電圧を放電する放電回路とを備えており、前記充電回路は、充電の開始または終了のタイミングが制御されている。この構成によると、再点弧コンデンサに再点弧電圧を充電し、再点弧コンデンサに充電された再点弧電圧を放電することができる。また、再点弧コンデンサへの再点弧電圧の充電をコントロールすることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the voltage superimposition circuit includes a re-ignition capacitor that charges the re-ignition voltage, a charging circuit that charges the re-ignition capacitor with the re-ignition voltage, and the like. A discharge circuit for discharging the re-ignition voltage charged in the re-ignition capacitor is provided, and the charging circuit controls the start or end timing of charging. According to this configuration, the re-ignition capacitor can be charged with the re-ignition voltage, and the re-ignition voltage charged in the re-ignition capacitor can be discharged. In addition, it is possible to control the charging of the re-ignition voltage to the re-ignition capacitor.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記インバータ回路の出力電流の瞬時値を検出する電流センサをさらに備えており、前記充電回路は、前記電流センサが検出した電流瞬時値に基づいて、充電を開始する。この構成によると、次の放電までの充電時間を長くすることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the current sensor for detecting the instantaneous value of the output current of the inverter circuit is further provided, and the charging circuit charges the battery based on the instantaneous value of the current detected by the current sensor. Start. According to this configuration, the charging time until the next discharge can be lengthened.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記再点弧コンデンサの端子間電圧を検出する電圧センサをさらに備えており、前記充電回路は、前記電圧センサが検出した前記端子間電圧に基づいて、充電を終了する。この構成によると、再点弧コンデンサを必要以上に充電することを抑制することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, a voltage sensor for detecting the voltage between terminals of the reignition capacitor is further provided, and the charging circuit charges based on the voltage between terminals detected by the voltage sensor. To finish. According to this configuration, it is possible to suppress charging the reignition capacitor more than necessary.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記インバータ回路に駆動信号を出力する制御回路をさらに備えており、前記放電回路は、前記駆動信号に基づいて、放電を制御する。この構成によると、駆動信号に応じて放電をコントロールすることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, a control circuit for outputting a drive signal to the inverter circuit is further provided, and the discharge circuit controls discharge based on the drive signal. According to this configuration, the discharge can be controlled according to the drive signal.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記インバータ回路の出力電流の瞬時値を検出する電流センサをさらに備えており、前記放電回路は、前記電流センサが検出した電流瞬時値に基づいて、放電を制御する。この構成によると、インバータ回路の出力電流に応じて、放電をコントロールすることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the current sensor for detecting the instantaneous value of the output current of the inverter circuit is further provided, and the discharge circuit discharges the current based on the instantaneous value of the current detected by the current sensor. Control. According to this configuration, the discharge can be controlled according to the output current of the inverter circuit.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記インバータ回路の出力電流波形の制御目標を設定する波形目標設定部をさらに備えており、前記放電回路は、前記制御目標に基づいて、放電を制御する。この構成によると、出力電流の制御目標に応じて、放電をコントロールすることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, a waveform target setting unit for setting a control target of the output current waveform of the inverter circuit is further provided, and the discharge circuit controls discharge based on the control target. According to this configuration, the discharge can be controlled according to the control target of the output current.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記電圧重畳回路は、前記被覆アーク溶接棒に出力する電流が負から正に切り替わるときにのみ、前記再点弧電圧を重畳する。この構成によると、よりアーク切れが発生しやすいときにのみ再点弧電圧を重畳できるので、アーク切れの発生を抑制することができる。さらに、比較的にアーク切れが発生しにくいときには再点弧電圧を重畳させないので、電力の損失を低減することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the voltage superimposition circuit superimposes the re-ignition voltage only when the current output to the shielded metal arc welding rod switches from negative to positive. According to this configuration, the re-ignition voltage can be superimposed only when the arc breakage is more likely to occur, so that the occurrence of the arc breakage can be suppressed. Further, when the arc breakage is relatively unlikely to occur, the re-ignition voltage is not superimposed, so that the power loss can be reduced.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記インバータ回路は、正弦波交流電流を出力する。この構成によると、発生するアークが幅広になるので、溶接痕を幅広のものとすることができる。また、溶接電源装置からの発生音を抑制することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the inverter circuit outputs a sinusoidal alternating current. According to this configuration, the generated arc becomes wide, so that the welding mark can be made wide. In addition, the sound generated from the welding power supply device can be suppressed.

本発明の第２の側面によって提供される溶接電源装置は、被覆アーク溶接棒に電力を供給する、被覆アーク溶接用の溶接電源装置であって、交流電力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力を平滑化する直流リアクトルと、前記直流リアクトルが出力する直流電力を交流電力に変換して、前記被覆アーク溶接棒に出力するインバータ回路と、前記被覆アーク溶接棒への出力に再点弧電圧を重畳する電圧重畳回路とを備えており、前記電圧重畳回路は、前記インバータ回路の出力電流の極性が切り替わるときに、前記再点弧電圧を重畳することを特徴とする。この構成によると、インバータ回路の出力電流の極性が切り替わるときに再点弧電圧が重畳されるので、極性が変わるときのアーク切れを抑制することができる。また、再点弧電圧の重畳によりアーク切れを抑制するので、アーク切れを抑制するためにリアクタンスを大きくする必要がない。したがって、直流リアクトルを小型化することができる。これにより、溶接電源装置を小型軽量化することができる。 The welding power supply device provided by the second aspect of the present invention is a welding power supply device for shielded metal arc welding that supplies power to a shielded metal arc welding rod, and includes a rectifying circuit that rectifies AC power and the rectifying circuit. A DC reactor that smoothes the output of the device, an inverter circuit that converts the DC power output by the DC reactor into AC power and outputs it to the shielded metal arc welding rod, and reignites the output to the shielded metal arc welding rod. A voltage superimposing circuit for superimposing a voltage is provided, and the voltage superimposing circuit is characterized in that the re-ignition voltage is superposed when the polarity of the output current of the inverter circuit is switched. According to this configuration, the re-ignition voltage is superimposed when the polarity of the output current of the inverter circuit is switched, so that it is possible to suppress the arc break when the polarity is changed. Further, since the arc breakage is suppressed by superimposing the re-ignition voltage, it is not necessary to increase the reactance in order to suppress the arc breakage. Therefore, the DC reactor can be miniaturized. As a result, the welding power supply device can be made smaller and lighter.

本発明によると、インバータ回路の出力電流の極性が切り替わるときに再点弧電圧が重畳されるので、極性が変わるときのアーク切れを抑制することができる。また、再点弧電圧の重畳によりアーク切れを抑制するので、アーク切れを抑制するためにリアクタンスを大きくする必要がない。したがって、直流リアクトルを小型化することができる。これにより、溶接電源装置を小型軽量化することができる。 According to the present invention, since the re-ignition voltage is superimposed when the polarity of the output current of the inverter circuit is switched, it is possible to suppress the arc break when the polarity is changed. Further, since the arc breakage is suppressed by superimposing the re-ignition voltage, it is not necessary to increase the reactance in order to suppress the arc breakage. Therefore, the DC reactor can be miniaturized. As a result, the welding power supply device can be made smaller and lighter.

第１実施形態に係る被覆アーク溶接システムの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the shielded metal arc welding system which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る充電回路および放電回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the charge circuit and the discharge circuit which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る溶接電源装置の各信号の波形を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the waveform of each signal of the welding power supply device which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る制御回路の変形例の内部構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the internal structure of the modification of the control circuit which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る放電制御部の変形例における、各信号の波形を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the waveform of each signal in the modification of the discharge control part which concerns on 1st Embodiment. 第２実施形態に係る被覆アーク溶接システムの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the shielded metal arc welding system which concerns on 2nd Embodiment. 従来の被覆アーク溶接システムの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the conventional shielded metal arc welding system.

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.

図１は、第１実施形態に係る被覆アーク溶接システムの全体構成を示す図である。図１に示すように、被覆アーク溶接システムは、溶接電源装置Ａ１、被覆アーク溶接棒Ｂおよび溶接棒ホルダＣを備えている。溶接棒ホルダＣは、作業者が把持して溶接を行うためのものであり、被覆アーク溶接棒Ｂを保持し、溶接電源装置Ａ１から入力される交流電流を被覆アーク溶接棒Ｂに通電する。溶接電源装置Ａ１は、商用電源Ｄから入力される交流電力を変換して、出力端子ａ，ｂから出力する。一方の出力端子ａは、ケーブルによって被加工物Ｗに接続されている。他方の出力端子ｂは、ケーブルによって溶接棒ホルダＣに接続されている。溶接電源装置Ａ１は、被覆アーク溶接棒Ｂの先端と被加工物Ｗとの間にアークを発生させて、電力を供給する。当該アークの熱によって、溶接が行われる。 FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a shielded metal arc welding system according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the shielded metal arc welding system includes a welding power supply device A1, a shielded metal arc welding rod B, and a welding rod holder C. The welding rod holder C is for the operator to grasp and perform welding, holds the shielded metal arc welding rod B, and energizes the shielded metal arc welding rod B with an AC current input from the welding power supply device A1. The welding power supply device A1 converts the AC power input from the commercial power supply D and outputs it from the output terminals a and b. One output terminal a is connected to the workpiece W by a cable. The other output terminal b is connected to the welding rod holder C by a cable. The welding power supply device A1 generates an arc between the tip of the shielded metal arc welding rod B and the workpiece W to supply electric power. Welding is performed by the heat of the arc.

溶接電源装置Ａ１は、整流平滑回路１、インバータ回路２、トランス３、整流回路４、直流リアクトル５、電圧重畳回路６、インバータ回路７、制御回路８、電流センサ９１および電圧センサ９２を備えている。 The welding power supply device A1 includes a rectifying smoothing circuit 1, an inverter circuit 2, a transformer 3, a rectifying circuit 4, a DC reactor 5, a voltage superimposition circuit 6, an inverter circuit 7, a control circuit 8, a current sensor 91, and a voltage sensor 92. ..

整流平滑回路１は、商用電源Ｄから入力される交流電力を直流電力に変換して出力する。整流平滑回路１は、交流電流を整流する整流回路と、平滑する平滑コンデンサとを備えている。 The rectifying and smoothing circuit 1 converts the AC power input from the commercial power supply D into DC power and outputs it. The rectifying and smoothing circuit 1 includes a rectifying circuit that rectifies an alternating current and a smoothing capacitor that smoothes the alternating current.

インバータ回路２は、例えば、単相フルブリッジ型のＰＷＭ制御インバータであり、４つのスイッチング素子を備えている。インバータ回路２は、制御回路８から入力される駆動信号によってスイッチング素子をスイッチングさせることで、整流平滑回路１から入力される直流電力を高周波電力に変換して出力する。なお、インバータ回路２は直流電力を交流電力に変換するものであればよく、例えばハーフブリッジ型であってもよいし、その他の構成のインバータ回路であってもよい。 The inverter circuit 2 is, for example, a single-phase full-bridge type PWM control inverter and includes four switching elements. The inverter circuit 2 converts the DC power input from the rectifying smoothing circuit 1 into high-frequency power and outputs it by switching the switching element according to the drive signal input from the control circuit 8. The inverter circuit 2 may be of any type as long as it converts DC power into AC power, and may be, for example, a half-bridge type or an inverter circuit having another configuration.

トランス３は、インバータ回路２が出力する高周波電圧を変圧して、整流回路４に出力する。トランス３は、高周波用のトランスなので、商用周波数用のトランスと比べて、小型で軽量である。 The transformer 3 transforms the high frequency voltage output by the inverter circuit 2 and outputs it to the rectifier circuit 4. Since the transformer 3 is a high-frequency transformer, it is smaller and lighter than a commercial frequency transformer.

整流回路４は、例えば全波整流回路であり、トランス３より入力される高周波電力を整流して、インバータ回路７に出力する。なお、整流回路４は、高周波電力を整流するものであればよく、例えば半波整流回路であってもよい。直流リアクトル５は、整流回路４がインバータ回路７に出力する直流電流を平滑化する。 The rectifier circuit 4 is, for example, a full-wave rectifier circuit, which rectifies high-frequency power input from the transformer 3 and outputs it to the inverter circuit 7. The rectifier circuit 4 may be a half-wave rectifier circuit as long as it rectifies high-frequency power. The DC reactor 5 smoothes the DC current output by the rectifier circuit 4 to the inverter circuit 7.

インバータ回路７は、例えば、単相フルブリッジ型のＰＷＭ制御インバータであり、４つのスイッチング素子を備えている。インバータ回路７は、制御回路８から入力されるスイッチング駆動信号によってスイッチング素子をスイッチングさせることで、整流回路４から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する。なお、インバータ回路７は直流電力を交流電力に変換するものであればよく、例えばハーフブリッジ型であってもよいし、その他の構成のインバータ回路であってもよい。インバータ回路７が本発明の「インバータ回路」に相当し、スイッチング駆動信号が本発明の「駆動信号」に相当する。 The inverter circuit 7 is, for example, a single-phase full-bridge type PWM control inverter and includes four switching elements. The inverter circuit 7 converts the DC power input from the rectifier circuit 4 into AC power and outputs it by switching the switching element with the switching drive signal input from the control circuit 8. The inverter circuit 7 may be of any type as long as it converts DC power into AC power, and may be, for example, a half-bridge type or an inverter circuit having another configuration. The inverter circuit 7 corresponds to the "inverter circuit" of the present invention, and the switching drive signal corresponds to the "drive signal" of the present invention.

電圧重畳回路６は、整流回路４とインバータ回路７との間に配置されており、インバータ回路７の出力電流の極性が切り替わるときに、溶接電源装置Ａ１の出力端子ａ，ｂ間に高電圧を重畳する。当該高電圧は、極性切り替え時の再点弧性を向上させるためのものであり、以下では「再点弧電圧」と記載する場合がある。電圧重畳回路６は、ダイオード６１、再点弧コンデンサ６２、充電回路６３および放電回路６４を備えている。 The voltage superimposition circuit 6 is arranged between the rectifier circuit 4 and the inverter circuit 7, and when the polarity of the output current of the inverter circuit 7 is switched, a high voltage is applied between the output terminals a and b of the welding power supply device A1. Superimpose. The high voltage is for improving the re-ignition property at the time of polarity switching, and may be described below as "re-ignition voltage". The voltage superimposition circuit 6 includes a diode 61, a re-ignition capacitor 62, a charging circuit 63, and a discharging circuit 64.

再点弧コンデンサ６２は、所定の静電容量以上のコンデンサであり、溶接電源装置Ａ１の出力に重畳するための高電圧（再点弧電圧）を充電される。再点弧コンデンサ６２は、整流回路４に対して並列に接続されている。再点弧コンデンサ６２は、充電回路６３によって充電され、放電回路６４によって放電される。 The re-ignition capacitor 62 is a capacitor having a predetermined capacitance or more, and is charged with a high voltage (re-ignition voltage) to be superimposed on the output of the welding power supply device A1. The re-ignition capacitor 62 is connected in parallel with the rectifier circuit 4. The re-ignition capacitor 62 is charged by the charging circuit 63 and discharged by the discharging circuit 64.

充電回路６３は、再点弧コンデンサ６２に再点弧電圧を充電するための回路であり、再点弧コンデンサ６２に並列に接続されている。図２（ａ）は、充電回路６３の一例を示す図である。図２（ａ）に示すように、本実施形態では、充電回路６３は、絶縁型フォワードコンバータを備えている。また、充電回路６３は、絶縁型フォワードコンバータを駆動するための駆動回路６３ａを備えている。駆動回路６３ａは、後述する充電制御部８６から入力される充電回路駆動信号に基づいて、スイッチング素子６３ｂを駆動させるためのパルス信号を出力する。駆動回路６３ａは、充電回路駆動信号がオン（例えばハイレベル信号）の間、所定のパルス信号をスイッチング素子６３ｂに出力する。これにより、再点弧コンデンサ６２が充電される。一方、駆動回路６３ａは、充電回路駆動信号がオフ（例えばローレベル信号）の間、パルス信号の出力を行わない。よって、再点弧コンデンサ６２の充電は停止される。すなわち、充電回路６３は、充電回路駆動信号に基づいて、再点弧コンデンサ６２を充電する状態と充電しない状態とで切り替える。なお、駆動回路６３ａを設けずに、充電制御部８６が充電回路駆動信号としてパルス信号をスイッチング素子６３ｂに直接入力するようにしてもよい。また、充電回路６３の構成は限定されない。 The charging circuit 63 is a circuit for charging the re-ignition capacitor 62 with the re-ignition voltage, and is connected in parallel to the re-ignition capacitor 62. FIG. 2A is a diagram showing an example of the charging circuit 63. As shown in FIG. 2A, in the present embodiment, the charging circuit 63 includes an isolated forward converter. Further, the charging circuit 63 includes a drive circuit 63a for driving the isolated forward converter. The drive circuit 63a outputs a pulse signal for driving the switching element 63b based on the charge circuit drive signal input from the charge control unit 86 described later. The drive circuit 63a outputs a predetermined pulse signal to the switching element 63b while the charging circuit drive signal is on (for example, a high level signal). As a result, the re-ignition capacitor 62 is charged. On the other hand, the drive circuit 63a does not output the pulse signal while the charging circuit drive signal is off (for example, a low level signal). Therefore, charging of the re-ignition capacitor 62 is stopped. That is, the charging circuit 63 switches between a state in which the re-ignition capacitor 62 is charged and a state in which it is not charged, based on the charging circuit drive signal. The charge control unit 86 may directly input the pulse signal as the charge circuit drive signal to the switching element 63b without providing the drive circuit 63a. Further, the configuration of the charging circuit 63 is not limited.

放電回路６４は、再点弧コンデンサ６２に充電された再点弧電圧を放電するものであり、再点弧コンデンサ６２に直列に接続されている。図２（ｂ）は、放電回路６４の一例を示す図である。放電回路６４は、スイッチング素子６４ａおよび限流抵抗６４ｂを備えている。本実施形態では、スイッチング素子６４ａは、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor : 絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ）である。なお、スイッチング素子６４ａは、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などであってもよい。スイッチング素子６４ａと限流抵抗６４ｂとは直列接続されて、再点弧コンデンサ６２に直列接続されている。スイッチング素子６４ａのエミッタ端子は整流回路４の正極側の端子に接続され、スイッチング素子６４ａのコレクタ端子は限流抵抗６４ｂの一方の端子に接続されている。なお、限流抵抗６４ｂをスイッチング素子６４ａのエミッタ端子側に接続するようにしてもよい。また、スイッチング素子６４ａのゲート端子には、後述する放電制御部８５から、放電回路駆動信号が入力される。スイッチング素子６４ａは、放電回路駆動信号がオン（例えばハイレベル信号）の間オン状態になる。これにより、再点弧コンデンサ６２に充電された再点弧電圧は放電され、限流抵抗６４ｂを介して、整流回路４の出力電圧に重畳される。一方、スイッチング素子６４ａは、放電回路駆動信号がオフ（例えばローレベル信号）の間オフ状態になる。これにより、再点弧電圧の放電は停止される。すなわち、放電回路６４は、放電回路駆動信号に基づいて、再点弧コンデンサ６２を放電する状態と放電しない状態とで切り替える。なお、放電回路６４の構成は限定されない。 The discharge circuit 64 discharges the re-ignition voltage charged in the re-ignition capacitor 62, and is connected in series with the re-ignition capacitor 62. FIG. 2B is a diagram showing an example of the discharge circuit 64. The discharge circuit 64 includes a switching element 64a and a current limiting resistor 64b. In the present embodiment, the switching element 64a is an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). The switching element 64a may be a bipolar transistor, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), or the like. The switching element 64a and the current limiting resistor 64b are connected in series and are connected in series to the reignition capacitor 62. The emitter terminal of the switching element 64a is connected to the terminal on the positive electrode side of the rectifier circuit 4, and the collector terminal of the switching element 64a is connected to one terminal of the current limiting resistor 64b. The current limiting resistor 64b may be connected to the emitter terminal side of the switching element 64a. Further, a discharge circuit drive signal is input to the gate terminal of the switching element 64a from the discharge control unit 85, which will be described later. The switching element 64a is turned on while the discharge circuit drive signal is on (for example, a high level signal). As a result, the re-ignition voltage charged in the re-ignition capacitor 62 is discharged and superimposed on the output voltage of the rectifier circuit 4 via the current limiting resistor 64b. On the other hand, the switching element 64a is turned off while the discharge circuit drive signal is off (for example, a low level signal). As a result, the discharge of the re-ignition voltage is stopped. That is, the discharge circuit 64 switches between a state in which the re-ignition capacitor 62 is discharged and a state in which it is not discharged, based on the discharge circuit drive signal. The configuration of the discharge circuit 64 is not limited.

ダイオード６１は、放電回路６４に並列接続されており、アノード端子がインバータ回路７の入力の正極側の端子に接続され、カソード端子が再点弧コンデンサ６２に接続されている。ダイオード６１は、インバータ回路７の入力電圧の過渡電圧を、再点弧コンデンサ６２に吸収させる。 The diode 61 is connected in parallel to the discharge circuit 64, the anode terminal is connected to the terminal on the positive electrode side of the input of the inverter circuit 7, and the cathode terminal is connected to the re-ignition capacitor 62. The diode 61 causes the re-ignition capacitor 62 to absorb the transient voltage of the input voltage of the inverter circuit 7.

電流センサ９１は、溶接電源装置Ａ１の出力電流を検出するものであり、本実施形態では、インバータ回路７の一方の出力端子と出力端子ａとを接続する接続線に配置されている。電流センサ９１は、出力電流の瞬時値を検出して制御回路８に入力する。本実施形態では、電流がインバータ回路７から出力端子ａに向かって流れる場合を正としており、電流が出力端子ａからインバータ回路７に向かって流れる場合を負としている。 The current sensor 91 detects the output current of the welding power supply device A1 and is arranged in the connection line connecting one output terminal and the output terminal a of the inverter circuit 7 in the present embodiment. The current sensor 91 detects an instantaneous value of the output current and inputs it to the control circuit 8. In the present embodiment, the case where the current flows from the inverter circuit 7 toward the output terminal a is positive, and the case where the current flows from the output terminal a toward the inverter circuit 7 is negative.

電圧センサ９２は、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧を検出するものである。電圧センサ９２は、端子間電圧を検出して制御回路８に入力する。 The voltage sensor 92 detects the voltage between the terminals of the reignition capacitor 62. The voltage sensor 92 detects the voltage between terminals and inputs it to the control circuit 8.

制御回路８は、溶接電源装置Ａ１を制御するための回路であり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御回路８は、電流センサ９１から出力電流の瞬時値を入力され、電圧センサ９２から再点弧コンデンサ６２の端子間電圧を入力される。そして、インバータ回路７、充電回路６３および放電回路６４に、それぞれ駆動信号を出力する。制御回路８は、電流制御部８１、電流目標設定部８２、極性切替制御部８３、波形目標設定部８４、放電制御部８５および充電制御部８６を備えている。 The control circuit 8 is a circuit for controlling the welding power supply device A1, and is realized by, for example, a microcomputer or the like. In the control circuit 8, the instantaneous value of the output current is input from the current sensor 91, and the voltage between the terminals of the re-ignition capacitor 62 is input from the voltage sensor 92. Then, drive signals are output to the inverter circuit 7, the charging circuit 63, and the discharging circuit 64, respectively. The control circuit 8 includes a current control unit 81, a current target setting unit 82, a polarity switching control unit 83, a waveform target setting unit 84, a discharge control unit 85, and a charge control unit 86.

電流制御部８１は、インバータ回路２を制御する。電流制御部８１は、電流センサ９１から入力される出力電流の瞬時値から実効値を算出し、当該実効値と電流目標設定部８２から入力される実効値目標値とに基づいて、インバータ回路２のスイッチング素子を制御するための駆動信号を生成して、インバータ回路２に出力する。 The current control unit 81 controls the inverter circuit 2. The current control unit 81 calculates an effective value from the instantaneous value of the output current input from the current sensor 91, and based on the effective value and the effective value target value input from the current target setting unit 82, the inverter circuit 2 A drive signal for controlling the switching element of is generated and output to the inverter circuit 2.

極性切替制御部８３は、インバータ回路７を制御する。極性切替制御部８３は、電流センサ９１から入力される出力電流の瞬時値と波形目標設定部８４から入力される電流波形目標値とに基づいて、インバータ回路７のスイッチング素子を制御するためのスイッチング駆動信号を生成して、インバータ回路７に出力する。電流波形目標値が本発明の「制御目標」に相当する。 The polarity switching control unit 83 controls the inverter circuit 7. The polarity switching control unit 83 switches for controlling the switching element of the inverter circuit 7 based on the instantaneous value of the output current input from the current sensor 91 and the current waveform target value input from the waveform target setting unit 84. A drive signal is generated and output to the inverter circuit 7. The current waveform target value corresponds to the "control target" of the present invention.

放電制御部８５は、放電回路６４を制御する。放電制御部８５は、電流センサ９１から入力される出力電流の瞬時値と、極性切替制御部８３から入力されるスイッチング駆動信号とに基づいて、放電回路６４を制御するための放電回路駆動信号を生成して、放電回路６４に出力する。 The discharge control unit 85 controls the discharge circuit 64. The discharge control unit 85 transmits a discharge circuit drive signal for controlling the discharge circuit 64 based on the instantaneous value of the output current input from the current sensor 91 and the switching drive signal input from the polarity switching control unit 83. Generate and output to the discharge circuit 64.

図３に示すように、溶接電源装置Ａ１の出力電流（図３（ｂ）参照）は、スイッチング駆動信号（図３（ａ）参照）に応じて変化する。図３（ａ）に示すスイッチング駆動信号は、オンのときに出力端子ａ（被加工物Ｗ）を正、出力端子ｂ（被覆アーク溶接棒Ｂ）を負とし、オフのときに出力端子ａ（被加工物Ｗ）を負、出力端子ｂ（被覆アーク溶接棒Ｂ）を正とする。溶接電源装置Ａ１の出力電流は、スイッチング駆動信号がオンからオフに切り替わった時（図３における時刻ｔ１）から減少し、ゼロを過ぎて（図３における時刻ｔ２）極性が変わった後に最小電流値になる（図３における時刻ｔ３）。また、溶接電源装置Ａ１の出力電流は、スイッチング駆動信号がオフからオンに切り替わった時（図３における時刻ｔ５）から増加し、ゼロを過ぎて（図３における時刻ｔ６）極性が変わった後に最大電流値になる（図３における時刻ｔ７）。放電制御部８５は、溶接電源装置Ａ１の出力電流の極性が変わるときにオンとなるように、放電回路駆動信号を生成する。具体的には、放電制御部８５は、スイッチング駆動信号が切り換わった時（図３における時刻ｔ１、ｔ５）にオンに切り替わり、出力電流の瞬時値が最大電流値または最小電流値になったとき（図３における時刻ｔ３、ｔ７）にオフに切り替わるパルス信号を生成し、放電回路駆動信号として出力する（図３（ｃ）参照）。実際には、電流センサ９１から入力される電流瞬時値は微小変動するので、放電制御部８５は、電流瞬時値が所定の第１閾値以上になった場合に最大電流値になったと判断し、電流瞬時値が所定の第２閾値以下になった場合に最小電流値になったと判断する。 As shown in FIG. 3, the output current of the welding power supply device A1 (see FIG. 3B) changes according to the switching drive signal (see FIG. 3A). The switching drive signal shown in FIG. 3A has the output terminal a (workpiece W) positive when it is on, the output terminal b (shielded metal arc welding rod B) negative, and the output terminal a (when it is off). The work piece W) is negative, and the output terminal b (shielded metal arc welding rod B) is positive. The output current of the welding power supply device A1 decreases from the time when the switching drive signal is switched from on to off (time t1 in FIG. 3), passes zero (time t2 in FIG. 3), and then the minimum current value after the polarity changes. (Time t3 in FIG. 3). Further, the output current of the welding power supply device A1 increases from the time when the switching drive signal is switched from off to on (time t5 in FIG. 3), and reaches the maximum after passing zero (time t6 in FIG. 3) and changing the polarity. It becomes the current value (time t7 in FIG. 3). The discharge control unit 85 generates a discharge circuit drive signal so that it is turned on when the polarity of the output current of the welding power supply device A1 changes. Specifically, the discharge control unit 85 is switched on when the switching drive signal is switched (time t1 and t5 in FIG. 3), and when the instantaneous value of the output current reaches the maximum current value or the minimum current value. (Times t3 and t7 in FIG. 3) generate a pulse signal that switches off, and output it as a discharge circuit drive signal (see FIG. 3C). In reality, the instantaneous current value input from the current sensor 91 fluctuates minutely, so the discharge control unit 85 determines that the maximum current value has been reached when the instantaneous current value exceeds a predetermined first threshold value. When the instantaneous current value becomes equal to or less than a predetermined second threshold value, it is determined that the minimum current value has been reached.

充電制御部８６は、充電回路６３を制御する。充電制御部８６は、電流センサ９１から入力される出力電流の瞬時値と、電圧センサ９２から入力される再点弧コンデンサ６２の端子間電圧とに基づいて、充電回路６３を制御するための充電回路駆動信号を生成して、充電回路６３に出力する。 The charge control unit 86 controls the charge circuit 63. The charge control unit 86 charges for controlling the charging circuit 63 based on the instantaneous value of the output current input from the current sensor 91 and the inter-terminal voltage of the re-ignition capacitor 62 input from the voltage sensor 92. A circuit drive signal is generated and output to the charging circuit 63.

図３に示すように、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧（図３（ｅ）参照）は、放電回路駆動信号（図３（ｃ）参照）がオンになって（図３における時刻ｔ１）、出力電流（図３（ｂ）参照）の極性が変わったとき（図３における時刻ｔ２）に、再点弧コンデンサ６２の放電により低下する。次の放電のタイミング（図３における時刻ｔ６）までに、再点弧コンデンサ６２に再点弧電圧を充電する必要がある。また、再点弧コンデンサ６２が所定の電圧まで充電された場合は、それ以上の充電を行う必要がない。充電制御部８６は、再点弧コンデンサ６２の放電後から、再点弧コンデンサ６２が所定の電圧になるまでオンとなるように、充電回路駆動信号を生成する。具体的には、充電制御部８６は、放電回路駆動信号がオフに切り換わったとき（図３における時刻ｔ３、ｔ７）、すなわち、出力電流の瞬時値が最大電流値または最小電流値になったときにオンに切り換わり、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧が所定の電圧になったとき（図３における時刻ｔ４、ｔ８）にオフに切り換わるパルス信号を生成し、充電回路駆動信号として出力する（図３（ｄ）参照）。 As shown in FIG. 3, the voltage between the terminals of the re-ignition capacitor 62 (see FIG. 3 (e)) is such that the discharge circuit drive signal (see FIG. 3 (c)) is turned on (time t1 in FIG. 3). When the polarity of the output current (see FIG. 3B) changes (time t2 in FIG. 3), the voltage decreases due to the discharge of the reignition capacitor 62. It is necessary to charge the re-ignition capacitor 62 with the re-ignition voltage by the timing of the next discharge (time t6 in FIG. 3). Further, when the re-ignition capacitor 62 is charged to a predetermined voltage, it is not necessary to charge it any more. The charge control unit 86 generates a charging circuit drive signal so that the reignition capacitor 62 is turned on after the reignition capacitor 62 is discharged until the reignition capacitor 62 reaches a predetermined voltage. Specifically, in the charge control unit 86, when the discharge circuit drive signal is switched off (time t3, t7 in FIG. 3), that is, the instantaneous value of the output current becomes the maximum current value or the minimum current value. Occasionally, it switches on, and when the voltage between the terminals of the re-ignition capacitor 62 reaches a predetermined voltage (time t4, t8 in FIG. 3), it generates a pulse signal that switches off, and outputs it as a charging circuit drive signal. (See FIG. 3 (d)).

次に、本実施形態に係る被覆アーク溶接システムの作用および効果について説明する。 Next, the operation and effect of the shielded metal arc welding system according to the present embodiment will be described.

本実施形態によると、溶接電源装置Ａ１が出力する交流電力によって、被覆アーク溶接棒Ｂが、その先端と被加工物Ｗとの間にアークを発生させて、アーク溶接を行うことができる。溶接電源装置Ａ１の放電制御部８５は、溶接電源装置Ａ１の出力電流の極性が変わるときにオンとなるような放電回路駆動信号を生成する。放電回路６４は、放電制御部８５より入力される放電回路駆動信号を入力される。これにより、放電回路６４は、溶接電源装置Ａ１の出力電流の極性が変わるときに、再点弧コンデンサ６２に充電された再点弧電圧を整流回路４の出力電圧に重畳することができる。したがって、溶接電源装置Ａ１の出力電流の極性が変わるときのアーク切れを抑制することができる。また、再点弧電圧の重畳によりアーク切れを抑制するので、アーク切れを抑制するためにリアクタンスを大きくする必要がない。したがって、直流リアクトル５を小型化することができる。また、トランス３は、高周波用のトランスなので、商用周波数用のトランスと比べて、小型で軽量である。これらにより、従来の被覆アーク溶接システムの場合と比べて、溶接電源装置Ａ１を小型軽量化することができる。 According to this embodiment, the shielded metal arc welding rod B can generate an arc between the tip thereof and the workpiece W by the AC power output from the welding power supply device A1 to perform arc welding. The discharge control unit 85 of the welding power supply device A1 generates a discharge circuit drive signal that turns on when the polarity of the output current of the welding power supply device A1 changes. The discharge circuit 64 receives a discharge circuit drive signal input from the discharge control unit 85. As a result, the discharge circuit 64 can superimpose the re-ignition voltage charged in the re-ignition capacitor 62 on the output voltage of the rectifier circuit 4 when the polarity of the output current of the welding power supply device A1 changes. Therefore, it is possible to suppress arc breakage when the polarity of the output current of the welding power supply device A1 changes. Further, since the arc breakage is suppressed by superimposing the re-ignition voltage, it is not necessary to increase the reactance in order to suppress the arc breakage. Therefore, the DC reactor 5 can be miniaturized. Further, since the transformer 3 is a high frequency transformer, it is smaller and lighter than a commercial frequency transformer. As a result, the welding power supply device A1 can be made smaller and lighter than the case of the conventional shielded metal arc welding system.

本実施形態によると、放電回路６４は、放電制御部８５より入力される放電回路駆動信号に基づいて、放電を制御する。放電回路駆動信号（図３（ｃ）参照）は、スイッチング駆動信号（図３（ａ）参照）が切り換わったときにオンに切り替わり、出力電流（図３（ｂ）参照）が最大電流値または最小電流値になったときにオフに切り替わる。したがって、溶接電源装置Ａ１の出力電流の極性が変わるときには、放電回路駆動信号は必ずオンとなっているので、放電回路６４は再点弧電圧を適切に重畳することができる。 According to this embodiment, the discharge circuit 64 controls the discharge based on the discharge circuit drive signal input from the discharge control unit 85. The discharge circuit drive signal (see FIG. 3 (c)) is switched on when the switching drive signal (see FIG. 3 (a)) is switched, and the output current (see FIG. 3 (b)) is the maximum current value or. It switches off when the minimum current value is reached. Therefore, when the polarity of the output current of the welding power supply device A1 changes, the discharge circuit drive signal is always on, so that the discharge circuit 64 can appropriately superimpose the re-ignition voltage.

本実施形態によると、充電回路６３は、充電制御部８６より入力される充電回路駆動信号に基づいて、充電を制御する。充電回路駆動信号（図３（ｄ）参照）は、放電回路駆動信号（図３（ｃ）参照）がオフに切り換わったときにオンに切り換わる。したがって、充電回路６３は、放電後すぐに充電を開始することができる。これにより、次の放電までの充電時間を長くすることができる。また、充電回路駆動信号は、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧（図３（ｅ）参照）が所定の電圧になったときにオフに切り換わる。これにより、充電回路６３は、再点弧コンデンサ６２を必要以上に充電することを抑制することができる。 According to this embodiment, the charging circuit 63 controls charging based on the charging circuit drive signal input from the charging control unit 86. The charging circuit drive signal (see FIG. 3D) is switched on when the discharge circuit drive signal (see FIG. 3C) is switched off. Therefore, the charging circuit 63 can start charging immediately after discharging. As a result, the charging time until the next discharge can be lengthened. Further, the charging circuit drive signal is switched off when the voltage between the terminals of the reignition capacitor 62 (see FIG. 3E) reaches a predetermined voltage. As a result, the charging circuit 63 can prevent the reignition capacitor 62 from being charged more than necessary.

なお、本実施形態においては、充電制御部８６が、出力電流の瞬時値と再点弧コンデンサ６２の端子間電圧とに基づいて充電回路駆動信号を生成する場合について説明したが、これに限られない。次の放電のタイミングまでに再点弧コンデンサ６２に再点弧電圧を充電することができれば、充電の開始および終了のタイミングは限定されない。また、充電回路６３が常に充電し続けるようにしてもよい。この場合は、充電制御部８６は不要であり、駆動回路６３ａがスイッチング素子６３ｂを駆動させるためのパルス信号を出力し続けるようにすればよい。 In the present embodiment, the case where the charge control unit 86 generates the charge circuit drive signal based on the instantaneous value of the output current and the voltage between the terminals of the re-ignition capacitor 62 has been described, but the present invention is limited to this. No. If the re-ignition capacitor 62 can be charged with the re-ignition voltage by the timing of the next discharge, the timing of the start and end of charging is not limited. Further, the charging circuit 63 may be kept charged at all times. In this case, the charge control unit 86 is unnecessary, and the drive circuit 63a may continue to output the pulse signal for driving the switching element 63b.

また、本実施形態においては、放電制御部８５が、出力電流の瞬時値とスイッチング駆動信号とに基づいて放電回路駆動信号を生成する場合について説明したが、これに限られない。溶接電源装置Ａ１の出力電流の極性が変わるときに再点弧電圧を重畳できればよいので、放電回路駆動信号は、極性が変わる前にオンになり、極性が変わった後にオフになればよい。例えば、出力電流の瞬時値がゼロになって所定時間が経過したときに、放電回路駆動信号をオフに切り換えるようにしてもよい。 Further, in the present embodiment, the case where the discharge control unit 85 generates the discharge circuit drive signal based on the instantaneous value of the output current and the switching drive signal has been described, but the present invention is not limited to this. Since it is sufficient that the re-ignition voltage can be superimposed when the polarity of the output current of the welding power supply device A1 changes, the discharge circuit drive signal may be turned on before the polarity is changed and turned off after the polarity is changed. For example, the discharge circuit drive signal may be switched off when the instantaneous value of the output current becomes zero and a predetermined time elapses.

また、図４（ａ）に示すように、放電制御部８５が、極性切替制御部８３からスイッチング駆動信号を入力される代わりに、波形目標設定部８４から電流波形目標値を入力され、電流波形目標値が切り換わったときに、放電回路駆動信号をオンに切り換えるようにしてもよい。この場合も、放電回路駆動信号の波形は、スイッチング駆動信号に基づいて切り替える場合と同様となる。 Further, as shown in FIG. 4A, the discharge control unit 85 receives the current waveform target value from the waveform target setting unit 84 instead of inputting the switching drive signal from the polarity switching control unit 83, and the current waveform. The discharge circuit drive signal may be switched on when the target value is switched. In this case as well, the waveform of the discharge circuit drive signal is the same as in the case of switching based on the switching drive signal.

さらに、図４（ｂ）に示すように、放電制御部８５が、電流センサ９１から出力電流の瞬時値だけを入力され、出力電流の瞬時値が最大電流値から低下したとき、または、最小電流値から上昇したときに、放電回路駆動信号をオンに切り換えるようにしてもよい。この場合も、放電回路駆動信号の波形は、スイッチング駆動信号に基づいて切り替える場合と同様となる。また、最大電流値より小さくゼロより大きい第１閾値と、最小電流値より大きくゼロより小さい第２閾値とを設定し、放電回路駆動信号を、出力電流の瞬時値が第１閾値と第２閾値との間の範囲に入ったときにオンに切り替え、当該範囲から外れたときにオフに切り替えるようにしてもよい。この場合でも、放電回路駆動信号は、極性が変わる前にオンになり、極性が変わった後にオフになる。 Further, as shown in FIG. 4B, when the discharge control unit 85 inputs only the instantaneous value of the output current from the current sensor 91 and the instantaneous value of the output current drops from the maximum current value, or the minimum current. The discharge circuit drive signal may be switched on when the value rises. In this case as well, the waveform of the discharge circuit drive signal is the same as in the case of switching based on the switching drive signal. Further, a first threshold value smaller than the maximum current value and larger than zero and a second threshold value larger than the minimum current value and smaller than zero are set, and the discharge circuit drive signal is set, and the instantaneous value of the output current is the first threshold value and the second threshold value. It may be switched on when it enters the range between and, and it may be switched off when it goes out of the range. Even in this case, the discharge circuit drive signal is turned on before the polarity changes and turns off after the polarity changes.

また、本実施形態においては、出力電流の波形が略矩形波である場合（図３（ｂ）参照）について説明したが、これに限られない。出力電流の波形が正弦波であってもよい。波形目標設定部８４が電流波形目標値として正弦波信号を出力し、極性切替制御部８３が電流センサ９１から入力される出力電流の瞬時値と波形目標設定部８４から入力される電流波形目標値とに基づいてスイッチング駆動信号を生成するようにすれば、出力電流の波形を正弦波とすることができる。出力電流の波形が正弦波の場合、電流センサ９１が検出する出力電流の瞬時値に基づいて、放電回路駆動信号を生成すればよい。例えば、最大電流値より小さくゼロより大きい第１閾値と、最小電流値より大きくゼロより小さい第２閾値とを設定し、放電回路駆動信号を、出力電流の瞬時値が第１閾値と第２閾値との間の範囲に入ったときにオンに切り替え、当該範囲から外れたときにオフに切り替えるようにすればよい。出力電流の波形を正弦波とすると、発生するアークが幅広になるので、溶接痕を幅広のものとすることができる。また、溶接電源装置Ａ１からの発生音を抑制することができる。 Further, in the present embodiment, the case where the waveform of the output current is a substantially rectangular wave (see FIG. 3B) has been described, but the present invention is not limited to this. The waveform of the output current may be a sine wave. The waveform target setting unit 84 outputs a sinusoidal signal as the current waveform target value, and the polarity switching control unit 83 outputs the instantaneous value of the output current input from the current sensor 91 and the current waveform target value input from the waveform target setting unit 84. If the switching drive signal is generated based on the above, the waveform of the output current can be made into a sinusoidal wave. When the waveform of the output current is a sine wave, the discharge circuit drive signal may be generated based on the instantaneous value of the output current detected by the current sensor 91. For example, a first threshold value smaller than the maximum current value and larger than zero and a second threshold value larger than the minimum current value and smaller than zero are set, and the discharge circuit drive signal is set, and the instantaneous values of the output current are the first threshold value and the second threshold value. It may be switched on when it enters the range between and, and it may be switched off when it goes out of the range. If the waveform of the output current is a sine wave, the generated arc becomes wide, so that the welding mark can be made wide. In addition, the sound generated from the welding power supply device A1 can be suppressed.

本実施形態においては、溶接電源装置Ａ１の出力電流の極性が変わるときに再点弧電圧を重畳する場合について説明したが、これに限られない。一般的に、出力端子ａ（被加工物Ｗ）が正で出力端子ｂ（被覆アーク溶接棒Ｂ）が負である正極性から、出力端子ａ（被加工物Ｗ）が負で出力端子ｂ（被覆アーク溶接棒Ｂ）が正である逆極性に切り換わるときに、アーク切れが発生しやすいことが知られている。したがって、正極性から逆極性に切り換わるときにのみ再点弧電圧を重畳させ、負極性から正極性に切り換わるときには再点弧電圧を重畳させないようにしてもよい。この場合の変形例について、図５を参照して説明する。なお、当該変形例においては、放電制御部８５による放電回路駆動信号の生成方法が変わるだけである。 In the present embodiment, the case where the re-ignition voltage is superimposed when the polarity of the output current of the welding power supply device A1 changes has been described, but the present invention is not limited to this. Generally, the output terminal a (workpiece W) is positive and the output terminal b (shielded metal arc welding rod B) is negative, so the output terminal a (workpiece W) is negative and the output terminal b (workpiece W) is negative. It is known that arc breakage is likely to occur when the shielded metal arc welding rod B) is switched to the opposite polarity, which is positive. Therefore, the re-ignition voltage may be superimposed only when the positive polarity is switched to the opposite polarity, and the re-ignition voltage may not be superimposed when the negative polarity is switched to the positive polarity. A modified example in this case will be described with reference to FIG. In the modified example, only the method of generating the discharge circuit drive signal by the discharge control unit 85 is changed.

図５は、変形例における、各信号の波形を示すタイムチャートである。図５（ａ）は、極性切替制御部８３が生成するスイッチング駆動信号を示しており、図３（ａ）に示すものと同じである。図５（ｂ）は、溶接電源装置Ａ１の出力電流を示しており、図３（ｂ）に示すものと同じである。図５（ｃ）は、放電制御部８５が生成する放電回路駆動信号を示している。図５（ｄ）は、充電制御部８６が生成する充電回路駆動信号を示している。図５（ｅ）は、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧を示している。 FIG. 5 is a time chart showing the waveform of each signal in the modified example. FIG. 5A shows a switching drive signal generated by the polarity switching control unit 83, which is the same as that shown in FIG. 3A. FIG. 5B shows the output current of the welding power supply device A1 and is the same as that shown in FIG. 3B. FIG. 5C shows a discharge circuit drive signal generated by the discharge control unit 85. FIG. 5D shows a charging circuit drive signal generated by the charging control unit 86. FIG. 5E shows the voltage between the terminals of the reignition capacitor 62.

放電制御部８５は、溶接電源装置Ａ１の出力電流の極性が、正極性から逆極性に変わるときにオンとなるように、放電回路駆動信号を生成する。具体的には、放電制御部８５は、スイッチング駆動信号（図５（ａ）参照）がオンからオフに切り換わったとき（図５における時刻ｔ１）にオンに切り替わり、溶接電源装置Ａ１の出力電流（図５（ｂ）参照）が最小電流値になったとき（図５における時刻ｔ３）にオフに切り替わるパルス信号を生成し、放電回路駆動信号として出力する（図５（ｃ）参照）。放電制御部８５は、スイッチング駆動信号がオフからオンに切り換わったとき（図５における時刻ｔ５）、および、溶接電源装置Ａ１の出力電流が最大電流値になったとき（図５における時刻ｔ７）には、放電回路駆動信号の切り替えを行わない。 The discharge control unit 85 generates a discharge circuit drive signal so that the polarity of the output current of the welding power supply device A1 is turned on when the polarity changes from positive electrode to reverse polarity. Specifically, the discharge control unit 85 is switched on when the switching drive signal (see FIG. 5A) is switched from on to off (time t1 in FIG. 5), and the output current of the welding power supply device A1 is turned on. When (see FIG. 5B) reaches the minimum current value (time t3 in FIG. 5), a pulse signal that switches off is generated and output as a discharge circuit drive signal (see FIG. 5C). The discharge control unit 85 receives when the switching drive signal is switched from off to on (time t5 in FIG. 5) and when the output current of the welding power supply device A1 reaches the maximum current value (time t7 in FIG. 5). Does not switch the discharge circuit drive signal.

放電制御部８５が生成する放電回路駆動信号（図５（ｃ）参照）が図３（ｃ）に示す放電駆動信号と異なるので、充電制御部８６が生成する充電回路駆動信号（図５（ｄ）参照）、および、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧（図５（ｅ）参照）は、それぞれ、図３（ｄ）および図３（ｅ）に示すものと異なる波形になっている。 Since the discharge circuit drive signal (see FIG. 5 (c)) generated by the discharge control unit 85 is different from the discharge drive signal shown in FIG. 3 (c), the charge circuit drive signal generated by the charge control unit 86 (FIG. 5 (d)). ) And the voltage between the terminals of the re-ignition capacitor 62 (see FIG. 5 (e)) have waveforms different from those shown in FIGS. 3 (d) and 3 (e), respectively.

当該変形例においては、よりアーク切れが発生しやすい、正極性から逆極性に切り換わるときに再点弧電圧を重畳するので、アーク切れの発生を抑制することができる。また、比較的にアーク切れが発生しにくい、逆極性から正極性に切り換わるときには再点弧電圧を重畳させないので、逆極性から正極性に切り換わるときにも再点弧電圧を重畳する場合と比べて、限流抵抗６４ｂでの損失を低減することができる。また、再点弧電圧を放電してから次に放電するまでの時間が長くなるので、再点弧電圧を充電するために時間がかかる場合に、特に有効である。 In the modified example, since the re-ignition voltage is superimposed when the positive polarity is switched to the opposite polarity, which is more likely to cause arc breakage, the occurrence of arc breakage can be suppressed. In addition, since arc breakage is relatively unlikely to occur and the re-ignition voltage is not superimposed when switching from reverse polarity to positive electrode, the re-ignition voltage is also superimposed when switching from reverse polarity to positive electrode. In comparison, the loss at the current limiting resistor 64b can be reduced. Further, since the time from the discharge of the re-ignition voltage to the next discharge becomes long, it is particularly effective when it takes time to charge the re-ignition voltage.

上記変形例のように正極性から逆極性に切り換わるときにのみ再点弧電圧を重畳する場合は、電圧重畳回路６をインバータ回路７の出力側に配置するようにしてもよい。この場合を、第２実施形態として、以下に説明する。 When the re-ignition voltage is superposed only when the positive polarity is switched to the opposite polarity as in the above modification, the voltage superimposing circuit 6 may be arranged on the output side of the inverter circuit 7. This case will be described below as a second embodiment.

図６は、第２実施形態に係る被覆アーク溶接システムの全体構成を示す図である。図６において、第１実施形態に係る被覆アーク溶接システム（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。なお、図６においては、制御回路８を簡略化して記載している。図６に示すように、溶接電源装置Ａ２は、電圧重畳回路６をインバータ回路７の出力側に配置している点で、第１実施形態に係る溶接電源装置Ａ１と異なる。 FIG. 6 is a diagram showing the overall configuration of the shielded metal arc welding system according to the second embodiment. In FIG. 6, the same or similar elements as those of the shielded metal arc welding system (see FIG. 1) according to the first embodiment are designated by the same reference numerals. In FIG. 6, the control circuit 8 is shown in a simplified manner. As shown in FIG. 6, the welding power supply device A2 differs from the welding power supply device A1 according to the first embodiment in that the voltage superimposing circuit 6 is arranged on the output side of the inverter circuit 7.

電圧重畳回路６は、インバータ回路７の出力側に配置されており、出力端子ｂ（被覆アーク溶接棒Ｂ）の電位を高くするように、出力端子ａ，ｂ間に再点弧電圧を重畳する構成になっている。放電回路６４は、スイッチング駆動信号（図５（ａ）参照）がオンからオフに切り換わったとき（図５における時刻ｔ１）に導通しており、出力電流（図５（ｂ）参照）の極性が変わったとき（図５における時刻ｔ２）に、再点弧コンデンサ６２が放電し、再点弧電圧が出力端子ａ，ｂ間に重畳される。 The voltage superimposition circuit 6 is arranged on the output side of the inverter circuit 7, and superimposes a re-ignition voltage between the output terminals a and b so as to raise the potential of the output terminal b (shielded metal arc welding rod B). It is configured. The discharge circuit 64 is conducting when the switching drive signal (see FIG. 5 (a)) is switched from on to off (time t1 in FIG. 5), and the polarity of the output current (see FIG. 5 (b)). When is changed (time t2 in FIG. 5), the re-ignition capacitor 62 is discharged, and the re-ignition voltage is superimposed between the output terminals a and b.

第２実施形態においては、よりアーク切れが発生しやすい、正極性から逆極性に切り換わるときに再点弧電圧を重畳できるので、アーク切れの発生を抑制することができる。また、第１実施形態と同様に、溶接電源装置Ａ２を小型軽量化することができる。さらに、本実施形態においては、比較的にアーク切れが発生しにくい、逆極性から正極性に切り換わるときには再点弧電圧を重畳させないので、第１実施形態と比べて、限流抵抗６４ｂでの損失を低減することができる。また、再点弧電圧を放電してから次に放電するまでの時間が長くなるので、再点弧電圧を充電するために時間がかかる場合に、特に有効である。 In the second embodiment, since the re-ignition voltage can be superimposed when switching from the positive electrode property to the opposite polarity, which is more likely to cause arc breakage, the occurrence of arc breakage can be suppressed. Further, as in the first embodiment, the welding power supply device A2 can be made smaller and lighter. Further, in the present embodiment, the arc breakage is relatively unlikely to occur, and the re-ignition voltage is not superimposed when switching from the reverse polarity to the positive electrode property, so that the current limiting resistor 64b is used as compared with the first embodiment. The loss can be reduced. Further, since the time from the discharge of the re-ignition voltage to the next discharge becomes long, it is particularly effective when it takes time to charge the re-ignition voltage.

本発明に係る被覆アーク溶接システムおよび被覆アーク溶接用の溶接電源装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る被覆アーク溶接システムおよび被覆アーク溶接用の溶接電源装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The shielded metal arc welding system and the welding power supply device for shielded metal arc welding according to the present invention are not limited to the above-described embodiments. The specific configuration of each part of the shielded metal arc welding system and the welding power supply device for shielded metal arc welding according to the present invention can be freely redesigned.

Ａ１，Ａ２：溶接電源装置
１ ：整流平滑回路
２ ：インバータ回路
３ ：トランス
４ ：整流回路
５ ：直流リアクトル
６ ：電圧重畳回路
６１ ：ダイオード
６２ ：再点弧コンデンサ
６３ ：充電回路
６３ａ ：駆動回路
６３ｂ ：スイッチング素子
６４ ：放電回路
６４ａ ：スイッチング素子
６４ｂ ：限流抵抗
７ ：インバータ回路
８ ：制御回路
８１ ：電流制御部
８２ ：電流目標設定部
８３ ：極性切替制御部
８４ ：波形目標設定部
８５ ：放電制御部
８６ ：充電制御部
９１ ：電流センサ
９２ ：電圧センサ
ａ ：出力端子
ｂ ：出力端子
Ｂ ：被覆アーク溶接棒
Ｃ ：溶接棒ホルダ
Ｄ ：商用電源
Ｗ ：被加工物 A1, A2: Welding power supply device 1: Rectification smoothing circuit 2: Inverter circuit 3: Transformer 4: Rectifier circuit 5: DC reactor 6: Voltage superimposition circuit 61: Diode 62: Re-ignition capacitor 63: Charging circuit 63a: Drive circuit 63b : Switching element 64: Discharge circuit 64a: Switching element 64b: Current limiting resistance 7: Inverter circuit 8: Control circuit 81: Current control unit 82: Current target setting unit 83: Polarity switching control unit 84: Waveform target setting unit 85: Discharge Control unit 86: Charge control unit 91: Current sensor 92: Voltage sensor a: Output terminal b: Output terminal B: Coated arc welding rod C: Welding rod holder D: Commercial power supply W: Work piece

Claims (8)

被覆アーク溶接棒と、前記被覆アーク溶接棒に電力を供給する溶接電源装置と、を備えている被覆アーク溶接システムであって、
前記溶接電源装置は、
交流電力を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力を平滑化する直流リアクトルと、
前記直流リアクトルが出力する直流電力を交流電力に変換して、前記被覆アーク溶接棒に出力するインバータ回路と、
前記被覆アーク溶接棒への出力に再点弧電圧を重畳する電圧重畳回路と、
を備えており、
前記電圧重畳回路は、
前記再点弧電圧を充電される再点弧コンデンサと、
前記再点弧コンデンサに前記再点弧電圧を充電する充電回路と、
前記再点弧コンデンサに充電された前記再点弧電圧を放電する放電回路と、
前記再点弧コンデンサの端子間電圧を検出する電圧センサと、
を備え、
前記インバータ回路の出力電流の極性が切り替わるときに、前記再点弧電圧を重畳し、
前記充電回路は、前記電圧センサが検出した前記端子間電圧に基づいて、充電を終了する、
ことを特徴とする被覆アーク溶接システム。 A shielded metal arc welding system including a shielded metal arc welding rod and a welding power supply device for supplying power to the shielded metal arc welding rod.
The welding power supply device
A rectifier circuit that rectifies AC power and
A DC reactor that smoothes the output of the rectifier circuit,
An inverter circuit that converts the DC power output by the DC reactor into AC power and outputs it to the shielded metal arc welding rod.
A voltage superimposition circuit that superimposes the re-ignition voltage on the output to the shielded metal arc welding rod, and
Is equipped with
The voltage superimposition circuit
With the re-ignition capacitor charged with the re-ignition voltage,
A charging circuit that charges the re-ignition capacitor with the re-ignition voltage,
A discharge circuit that discharges the re-ignition voltage charged in the re-ignition capacitor, and
A voltage sensor that detects the voltage between the terminals of the re-ignition capacitor and
With
When the polarity of the output current of the inverter circuit is switched, the re-ignition voltage is superimposed and
The charging circuit ends charging based on the voltage between the terminals detected by the voltage sensor.
A shielded metal arc welding system characterized by that. 前記インバータ回路の出力電流の瞬時値を検出する電流センサをさらに備えており、
前記充電回路は、前記電流センサが検出した電流瞬時値に基づいて、充電を開始する、請求項１に記載の被覆アーク溶接システム。 It is further equipped with a current sensor that detects the instantaneous value of the output current of the inverter circuit.
The shielded metal arc welding system according to claim 1 , wherein the charging circuit starts charging based on an instantaneous current value detected by the current sensor. 前記インバータ回路に駆動信号を出力する制御回路をさらに備えており、
前記放電回路は、前記駆動信号に基づいて、放電を制御する、
請求項１または２に記載の被覆アーク溶接システム。 A control circuit that outputs a drive signal to the inverter circuit is further provided.
The discharge circuit controls discharge based on the drive signal.
The shielded metal arc welding system according to claim 1 or 2. 前記放電回路は、前記電流センサが検出した電流瞬時値に基づいて、放電を制御する、請求項２に記載の被覆アーク溶接システム。 Before Symbol discharge circuit on the basis of the current instantaneous value, wherein the current sensor detects and controls the discharge, shielded metal arc welding system according to claim 2. 前記インバータ回路の出力電流波形の制御目標を設定する波形目標設定部をさらに備えており、
前記放電回路は、前記制御目標に基づいて、放電を制御する、
請求項１または２に記載の被覆アーク溶接システム。 Further, a waveform target setting unit for setting a control target of the output current waveform of the inverter circuit is provided.
The discharge circuit controls the discharge based on the control target.
The shielded metal arc welding system according to claim 1 or 2. 前記電圧重畳回路は、前記被覆アーク溶接棒に出力する電流が負から正に切り替わるときにのみ、前記再点弧電圧を重畳する、
請求項１ないし５のいずれかに記載の被覆アーク溶接システム。 The voltage superimposition circuit superimposes the re-ignition voltage only when the current output to the shielded metal arc welding rod switches from negative to positive.
The shielded metal arc welding system according to any one of claims 1 to 5. 前記インバータ回路は、正弦波交流電流を出力する、
請求項１ないし６のいずれかに記載の被覆アーク溶接システム。 The inverter circuit outputs a sinusoidal alternating current.
The shielded metal arc welding system according to any one of claims 1 to 6. 被覆アーク溶接棒に電力を供給する、被覆アーク溶接用の溶接電源装置であって、
交流電力を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力を平滑化する直流リアクトルと、
前記直流リアクトルが出力する直流電力を交流電力に変換して、前記被覆アーク溶接棒に出力するインバータ回路と、
前記被覆アーク溶接棒への出力に再点弧電圧を重畳する電圧重畳回路と、
を備えており、
前記電圧重畳回路は、
前記再点弧電圧を充電される再点弧コンデンサと、
前記再点弧コンデンサに前記再点弧電圧を充電する充電回路と、
前記再点弧コンデンサに充電された前記再点弧電圧を放電する放電回路と、
前記再点弧コンデンサの端子間電圧を検出する電圧センサと、
を備え、
前記インバータ回路の出力電流の極性が切り替わるときに、前記再点弧電圧を重畳し、
前記充電回路は、前記電圧センサが検出した前記端子間電圧に基づいて、充電を終了する、
ことを特徴とする被覆アーク溶接用の溶接電源装置。 A welding power supply for shielded metal arc welding that supplies power to shielded metal arc welding rods.
A rectifier circuit that rectifies AC power and
A DC reactor that smoothes the output of the rectifier circuit,
An inverter circuit that converts the DC power output by the DC reactor into AC power and outputs it to the shielded metal arc welding rod.
A voltage superimposition circuit that superimposes the re-ignition voltage on the output to the shielded metal arc welding rod, and
Is equipped with
The voltage superimposition circuit
With the re-ignition capacitor charged with the re-ignition voltage,
A charging circuit that charges the re-ignition capacitor with the re-ignition voltage,
A discharge circuit that discharges the re-ignition voltage charged in the re-ignition capacitor, and
A voltage sensor that detects the voltage between the terminals of the re-ignition capacitor and
With
When the polarity of the output current of the inverter circuit is switched, the re-ignition voltage is superimposed and
The charging circuit ends charging based on the voltage between the terminals detected by the voltage sensor.
A welding power supply device for shielded metal arc welding.
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