JPH02184224A - ノイズ抑制回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はノイズ抑制回路に関し、特にＴＩＧ溶接用の溶
接電源から出力される高周波成分の過大な電圧上昇に起
因するノイズを抑制するノイズ抑制回路に関する。

〔従来の技術〕

ＴＩＧ溶接は電極にタングステン電極を、シ−ルドガス
に不活性のイナートガスを使用し、電極とワーク七の間
にアークを発生させ、アーク熱によって溶接を行う。他
の電気溶接に比較し、電極が消耗しない利点がある。ア
ークのスタート時には数千ボルトの高電圧が必要である
が、−旦アークが発生すれば低電圧でアークが継続する
。通常のＴＩＧ溶接用電源はアーク電流供給用に商用電
源を使用し、これにアークスタート用として高電圧の高
周波電圧を重畳させている。

第４図に交流ＴＩＧ溶接用の溶接電源の基本回路図を示
す。図において、アーク電流供給回路１１の入力端子Ａ
１及びＡ２には５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの商用電源が
接続される。溶接変圧器Ｔ１１は入力電圧を低電圧に変
圧し、出力端子Ｂｌ及びＢ２より数百アンペアのアーク
電流を出力する。

高周波電圧発生回路１２の入力はアーク電流供給回路１
１と同一電源に接続されている。高周波変圧器ＴＩ２の
２次無負荷電圧は５０００〜１００００ボルトである。

一方、放電ギャップＧ１２の放電電圧は２次無負荷電圧
のピーク値よりも低く設定されている。したがって、電
圧がゼロクロス点より上昇して放電ギャップＧ１２の放
電電圧に達した時点で、コンデンサＣＩ２に充電された
電荷がカップリングコイルＣＣのインダクタンスＬ１２
を通して放電する。この放電は抵抗Ｒ１２によって電流
が制限されてアーク放電には移行せず、コンデンサＣＩ
２及びインダクタンスＬ１２で決定される周波数及びそ
の高調波が含まれた高周波の減衰振動となる。

高周波が完全に減衰して放電ギャップの絶縁が回復する
と、コンデンサＣ１２への充電が再開され、コンデンサ
ＣＩ２の端子電圧が再び放電電圧に達した時点で先と同
様の高周波振動を発生する。

このようにして、高周波の減衰振動が交流の半サイクル
中に１回乃至数回発生する。

発生した高周波電圧はカップリングコイルＣＣを通して
アーク電流供給回路１１の出力電圧に重畳される。

ここで、高周波の電圧レベルは放電ギャップＧ１２の間
隙ｆｇ１２を広げることにより高くなり、逆に狭めるこ
とにより低くすることができ、溶接条件に応じて設定さ
れる。

ところで、一般にオペレータは溶接時のアークの発生を
良好にしようとして間隙！ｇ１２を広く設定しがちであ
る。また、間隙ｆｆ１ｇ１２の値は経年変化や熱変位等
によっても変化し、あるいは放電ギャップＧ１２の表面
状態が変化して、予期しない高電圧が発生することがあ
る。

従来はこのような予期しない高周波高電圧の発生に対し
ては具体的な対応策は施されておらず、誤動作時や定期
保守時にギャップの再調整を行うだけであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この高周波高電圧はノイズ源であり、例えば、
溶接変圧器Ｔｌｌあるいは高周波変圧器ＴＩ２を通って
電源へ戻る径路、あるいは長距離引き回された溶接ケー
ブルから漏洩される径路、さらに放電ギャップＧ１２か
ら直接放射される空間伝播の径路等によって伝達されて
、溶接電源の制御装置あるいは他の制御装置等の動作を
不安定にさせる。甚だしい場合にはこれらの制御装置を
破壊させることもある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、Ｔ
ＩＧ熔接相接用接電源から出力される高周波成分の過大
な電圧上昇に起因するノイズを抑制するノイズ抑制回路
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では上記課題を解決するために、ＴＩＧ溶接用の
溶接電源から出力される高周波成分の過大な電圧上昇に
起因するノイズを抑制するノイズ抑制回路において、前
記溶接電源から出力されるアーク電流供給用の基本波成
分を阻止し、前記高周波成分を通過させるコンデンサと
、前記コンデンサに直列に接続され、前記高周波成分の
エネルギーを熱として消費する抵抗と、前記抵抗に直列
に接続され、前記高周波成分の電圧が上昇したときに、
特定のしきい値を境にしてインピーダンスが急減する非
線型インピーダンス素子とを具備した直列回路で構成さ
れ、前記直列回路の両端を前記溶接電源の出力端子に並
列に接続したことを特徴とするノイズ抑制回路が、 提供される。

〔作用〕

設定電圧以上の高周波電圧が発生した場合には、非線型
インピーダンス素子のインピーダンスが急減し、コンデ
ンサ及び抵抗を通して高周波成分が放電する。この場合
、アーク電流を供給する基本波成分はコンデンサによっ
て阻止されるので、大電流は流れない。

この放電によって高周波成分のエネルギーは抵抗で熱と
して消費され、外部へのノイズの拡散が抑制される。高
周波成分がノイズ抑制回路にバイパスされることにより
、アークが消滅し、自動的に溶接が中断される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１の実施例のノイズ抑制回路を適用
したＴｌＧｍ接用の溶接電源系統の構成図である０図に
おいて、商用電源１は溶接電源２及び制御装置３に電源
を供給する。溶接電源２の内部には高周波発生回路２ａ
及びアーク電流供給回路２ｂがあり、これらの回路の出
力電圧を重畳して、電圧ｖＯを出力する。制御装置３は
溶接電源２の電源投入、高周波の出力等のシーケンス処
理を行う。また溶接電源２の出力電流を検出しており、
これによってアークが発生したかどうかの確認処理を行
う。

ここで、出力電圧ｖＯの波形を第３図に示す。

図において、アーク電流供給回路２ｂで生成される基本
波■２の周波数は商用電源と同一であり、ピーク値ｖ２
は数十ボルトである。これに対して、高周波発注回路２
ａで生成される高周波ｖｈは、本実施例の場合には１Ｍ
Ｈｚ〜１０ＭＨｚの周波数帯にあり、ピーク値ｖｈは通
常５０００ポルト、最大でｔｏｏｏｏボルトである。但
し、ピーク値ｖｈは先に述べた理由で、最大許容電圧を
越えて、より高い電圧となる場合がある。なお、本図で
は図面の都合上、基本波のピーク値ｖｌと高周波のピー
ク値ｖｈとの比は正確に示してはいない。

再び第１図に戻って説明する。ノイズ抑制回路４ａは溶
接電源２の近傍に設け“られ、端子ａ１及びａ２を介し
て溶接電源２の出力端子に並列に接続されている。ノイ
ズ抑制回路４ａの動作については後述する。正常な運転
時には、出力電圧ｖＯがタングステン製電極のトーチ５
と溶接用治具６に接続されたワーク７に印加されてアー
ク８が発生し、アーク熱によってワーク７の溶接が行わ
れる。

ノイズ抑制回路４ａに設けられたコンデンサＣ１のイン
ピーダンスは、出力電圧Ｖｏの基本波に対しては高く、
高周波に対しては充分低い値となるように選択されてい
る。また、放電ギャップＧ１は予め設定された高周波の
最大許容電圧をしきい値として放電を生じ、インピーダ
ンスが急減する。

したがって、正常時にはノイズ抑制回路４ａには基本波
成分及び高周波成分共に殆ど電流は流れない。

しかし、出力電圧Ｖｏの高周波のピーク値ｖｈが最大許
容電圧を越えると放電ギャップＧ１が放電し、高周波成
分はコンデンサＣ１及び抵抗Ｒ１を通して短絡され、そ
のエネルギーは抵抗Ｒ１で熱として消費される。

したがって、この過大な電圧の高周波成分がノイズとし
て外部に拡散することを防止できる。

方、高周波成分がノイズ抑制回路４ａにバイパスされた
ことにより、アーク８が消滅し、溶接電源２の出力電流
が急激に減少する。制御装置３はこの出力電流の変化を
検出し、アークなしのアラームとして処理する。そして
、自動的に、あるいはオペレータによって溶接電源２の
動作が停止される。

なお、上記の最大許容電圧を設定したしきい値は、放電
ギャップＧｌの間隙ｉ！、ｇ１を増減することにより運
転条件に応じて最適な値に設定することができる。

第２図に本発明の第２の実施例を示す。図において、４
ｂはノイズ抑制回路であり、端子ａｌ及びａ２は第１図
の同じ記号の端子に相当する。コンデンサＣ２及び抵抗
Ｒ２はそれぞれ第１図のコンデンサＣ１及び抵抗Ｒ１と
同様の機能を有する。

バリスタＺ２は特定のバリスタ電圧を境にして抵抗値が
急減する。本実施例では複数個のバリスタを直列に接続
して、総合的にバリスタ電圧が高周波の最大許容電圧と
一致するように構成している。

したがって、溶接電源から出力される高周波のピーク値
が最大許容電圧を越えると、高周波成分はコンデンサＣ
２、抵抗Ｒ２及びバリスタＺ２を通して短絡され、その
エネルギーは抵抗Ｒ２で熱として消費される。

この結果、第１の実施例と同様にノイズの拡散が防止さ
れ、アーク８が消滅して溶接器の動作が停止する。

なお、上記の説明では非線型インピーダンス素子として
放電ギャップ及びバリスタを例にとって説明したが、こ
れ以外にも特定のしきい値を有する非線型インピーダン
ス素子を使用することができる。

また、第１図と第２図での抵抗Ｒ１、Ｒ２は高周波回路
の線路抵抗をもって代用し、削除することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、高周波成分のみを通過
させるコンデンサと高周波成分のエネルギーを消費させ
る抵抗と特定のしきい値を存する非線型インピーダンス
素子とを直列に接続し、この直列回路をＴ　Ｉ　ｃ　溶
接器の出力端子に接続している。したがって、ＴＩＧ溶
接器から異常に高い電圧の高周波が出力された場合には
、ノイズ抑制回路に高周波成分がバイパスされ、この高
周波に起因するノイズは発生しない。これによって、溶
接電源自体及び溶接電源の近傍にある他の制御装置の動
作も安定化し、また電波障害等も防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のノイズ抑制回路を適用
したＴＩＧ溶接用の溶接電源系統の構成図、 第２図は本発明の第２の実施例のノイズ抑制回路の回路
図、 第３図は溶接電源の出力電圧の波形を示した図、第４図
はＴＩＧ溶接用の溶接電源の基本回路図である。 Ｃ１、Ｃ Ｒ１、Ｒ ７・・−・−・−−−−・・・−・ワーク８−・−−−
−−−・・・−・アーク ２−−一−−・−・−・・−コンデンサ２−・・−・・
−・−抵抗 １−・−・・−・−・・−放電ギャップ２・−・−−−
−−ｍ−・−・・−・バリスタｈ・−−−−−・−・−
・−高周波のピーク値特許出願人　ファナック株式会社 代理人　　　弁理士　　服部毅巖 １・−・・−・−・・−・−・商用電源２・・−・・・
−・−・・−・−・溶接電源２ａ−・・−・・・・・・
−高周波電圧発生回路２ｂ・・−・−・・−・−・−ア
ーク電流供給回路３−−−−−−−−・−・−制御装置 ４ａ、４ｂ・−一−−−−・−・−ノイズ抑制回路５・
−・−・−・−・−・−トーチ 第２図 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＴＩＧ溶接用の溶接電源から出力される高周波成
   分の過大な電圧上昇に起因するノイズを抑制するノイズ
   抑制回路において、 前記溶接電源から出力されるアーク電流供給用の基本波
   成分を阻止し、前記高周波成分を通過させるコンデンサ
   と、 前記コンデンサに直列に接続され、前記高周波成分のエ
   ネルギーを熱として消費する抵抗と、前記抵抗に直列に
   接続され、前記高周波成分の電圧が上昇したときに、特
   定のしきい値を境にしてインピーダンスが急減する非線
   型インピーダンス素子とを具備した直列回路で構成され
   、 前記直列回路の両端を前記溶接電源の出力端子に並列に
   接続したことを特徴とするノイズ抑制回路。
2. （２）前記非線型インピーダンス素子は放電ギャップで
   構成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のノイズ抑制回路。
3. （３）前記非線型インピーダンス素子はバリスタで構成
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のノ
   イズ抑制回路。
4. （４）前記抵抗は高周波回路の線路抵抗で代用したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のノイズ抑制回
   路。