JPH0349666B2 - - Google Patents

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JPH0349666B2
JPH0349666B2 JP56156172A JP15617281A JPH0349666B2 JP H0349666 B2 JPH0349666 B2 JP H0349666B2 JP 56156172 A JP56156172 A JP 56156172A JP 15617281 A JP15617281 A JP 15617281A JP H0349666 B2 JPH0349666 B2 JP H0349666B2
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JP
Japan
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signal
current
sampling
circuit
holding
Prior art date
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JP56156172A
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Japanese (ja)
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JPS5858976A (en
Inventor
Akira Sakabe
Takayuki Kashima
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Via Mechanics Ltd
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Hitachi Seiko Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/06Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
    • B23K9/073Stabilising the arc
    • B23K9/0732Stabilising of the arc current

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アーク溶接電源に定電流特性を与え
るための溶接電流制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a welding current control device for providing constant current characteristics to an arc welding power source.

TIG溶接などに使用されるアーク溶接電源で
は、溶接電流を検出して設定値と比較し、その誤
差信号で溶接電流回路の電流制御部を作動させる
フイードバツク制御により、溶接電圧が変化して
も電流がほぼ一定に保たれる定電流特性を得てい
る。第1図はフイードバツク制御付交流アーク溶
接電源の従来例を示す回路図である。同図におい
て、1は電源変圧器、2はサイリスタをブリツジ
接続して構成した電流制御部、3はリアクタ、4
は電流検出部、5は電流設定用基準電圧発生部、
6は電流検出部からのフイードバツク信号と基準
電圧の差を増幅する誤差増幅器、7a,7bは誤
差増幅器出力信号をサイリスタ点弧信号に変換す
る点弧信号発生部で、この点弧信号発生部から
a,dおよびb,cの2組のゲート端子にそれぞ
れ点弧信号を加えて2組のサイリスタを交互に点
弧さすことにより、実効値がほぼ一定に制御され
た交流出力電流Iを得ることができる。
Arc welding power sources used for TIG welding, etc., detect the welding current, compare it with the set value, and use the error signal to operate the current control section of the welding current circuit.Feedback control allows the current to be maintained even if the welding voltage changes. A constant current characteristic is obtained in which the current is kept almost constant. FIG. 1 is a circuit diagram showing a conventional example of an AC arc welding power source with feedback control. In the figure, 1 is a power transformer, 2 is a current control unit configured by bridge-connecting thyristors, 3 is a reactor, and 4
5 is a current detection section, 5 is a reference voltage generation section for current setting,
6 is an error amplifier that amplifies the difference between the feedback signal from the current detection section and the reference voltage, and 7a and 7b are firing signal generation sections that convert the error amplifier output signals into thyristor firing signals. By applying firing signals to the two sets of gate terminals a, d and b, c, and alternately firing the two sets of thyristors, an AC output current I whose effective value is controlled to be approximately constant can be obtained. I can do it.

第2図は電流検出部4の詳細図で、溶接電流を
検出する変流器8と、変流器二次電流を電圧に変
換し、電流検出信号Viとして出力するための抵
抗9、整流器10からなつている。
FIG. 2 is a detailed diagram of the current detection unit 4, which includes a current transformer 8 for detecting the welding current, a resistor 9 for converting the secondary current of the current transformer into voltage and outputting it as a current detection signal Vi, and a rectifier 10. It is made up of

第3図は上記回路による溶接電流波形および電
流検出信号の波形を示す。I1は正負バランスして
いるときの溶接電流波形で、このときは電流検出
信号Vi1もリツプルの比較的小さい、ほぼ均一な
波形となつている。
FIG. 3 shows the welding current waveform and the waveform of the current detection signal by the above circuit. I 1 is the welding current waveform when positive and negative balance is achieved, and at this time, the current detection signal Vi 1 also has a substantially uniform waveform with relatively small ripples.

しかし、たとえば交流TIG溶接では、アルミニ
ウム母材に対するクリーニング作用をコントロー
ルするため、交流の正負の通電期間を変えて溶接
電流波形を正負アンバランスにして使用する場合
がある。この場合の溶接電流波形は第3図I2のよ
うになり、これに伴つて電流検出信号Vi2もリツ
プルの大きな波形となる。
However, in AC TIG welding, for example, in order to control the cleaning effect on the aluminum base material, the positive and negative AC energization periods are sometimes changed to make the welding current waveform unbalanced. In this case, the welding current waveform becomes as shown in FIG. 3 I2 , and accordingly, the current detection signal Vi2 also becomes a waveform with large ripples.

定電流制御を行なう場合、従来はこのVi2の波
形をコンデンサなどで平滑化してフイードバツク
信号としていたが、このためにはかなりの容量
(たとえば定格出力電流300Aの場合1μF程度)の
平滑コンデンサが必要であり、この平滑コンデン
サが制御系の遅れ要素となつて、溶接スタート時
あるいは溶接中のアーク長の変化などによる過渡
的な負荷変動時に応答の早い適応ができず、ラツ
シユ電流や不足電流を生じ、このためアークが不
安定になつたり、時には母材の溶け落ちを生じる
ことがある。
Conventionally, when performing constant current control, this Vi 2 waveform was smoothed with a capacitor and used as a feedback signal, but this required a smoothing capacitor with a considerable capacity (for example, about 1 μF for a rated output current of 300 A). This smoothing capacitor becomes a delay element in the control system, making it impossible to quickly adapt to transient load fluctuations caused by changes in arc length at the start of welding or during welding, resulting in lash current or insufficient current. This can cause the arc to become unstable and sometimes cause the base metal to burn through.

本発明は上記の点にかんがみてなされたもの
で、制御系内に、電流検出信号のピーク値を検出
するピーク検出回路と、検出されたピーク値のサ
ンプリングとホールドを周期的に繰り返すサンプ
リングホールド回路を設け、このサンプリングホ
ールド回路の出力電圧をフイードバツク信号とし
て用いることにより、制御系の応答性を損なわず
にフイードバツク信号のリツプルを小さくし、安
定な定電流制御が行なえるようにしたものであ
る。
The present invention has been made in view of the above points, and includes a peak detection circuit that detects the peak value of a current detection signal, and a sampling hold circuit that periodically repeats sampling and holding of the detected peak value. By using the output voltage of this sampling and holding circuit as a feedback signal, the ripple of the feedback signal is reduced without impairing the responsiveness of the control system, and stable constant current control can be performed.

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第4図は第1図と対応する部分に同一符号を付
して示した本発明の一実施例図である。本図には
簡略して示したが、電源変圧器1の出力をサイリ
スタからなる電流制御部2で制御し、ほぼ一定の
実効値を有する交流出力電流Iをアーク負荷(図
示せず)に供給する。電流検出部を構成する変流
器8の二次出力は第2図の抵抗9、整流器10で
構成された電圧信号変換部11で電圧に変換さ
れ、電流検出信号Viとして出力される。12は
電流検出信号の増幅部である。
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the present invention, in which parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Although shown in a simplified manner in this figure, the output of the power transformer 1 is controlled by a current control unit 2 consisting of a thyristor, and an AC output current I having a substantially constant effective value is supplied to an arc load (not shown). do. The secondary output of the current transformer 8 constituting the current detection section is converted into a voltage by a voltage signal conversion section 11 consisting of a resistor 9 and a rectifier 10 shown in FIG. 2, and output as a current detection signal Vi. 12 is a current detection signal amplification section.

13はダイオード14、ホールデイングコンデ
ンサa15、リセツトスイツチ16、放電抵抗1
7からなる充放電回路を含むピーク検出回路、1
8はサンプリングスイツチ19、ホールデイング
コンデンサb20からなるサンプリングホールド
回路で、VAは増幅部12の出力電圧をダイオー
ド14を介してホールデイングコンデンサa15
に加え、ピークホールドして得られた電流検出信
号Viのピーク値に対応する電圧、VBはこのホー
ルデイングコンデンサa15の電圧をサンプリン
グスイツチ19により周期的にサンプリングし、
ホールデイングコンデンサb20でホールドして
得られた電圧であり、このサンプリングホールド
回路の出力電圧VBをフイードバツク信号として
誤差増幅器6に負帰還させる。電流設定用基準電
圧発生部5は誤差増幅器6に正信号を加え、第1
図の7a,7bに対応する点弧信号発生部7は誤
差増幅器6からの信号を位相制御用のサイリスタ
点弧信号に変換して電流制御部2に伝える。
13 is a diode 14, a holding capacitor a15, a reset switch 16, and a discharge resistor 1
A peak detection circuit including a charging/discharging circuit consisting of 7, 1
8 is a sampling and holding circuit consisting of a sampling switch 19 and a holding capacitor b20;
In addition, the voltage VB corresponding to the peak value of the current detection signal Vi obtained by peak holding is obtained by periodically sampling the voltage of this holding capacitor a15 by the sampling switch 19,
This voltage is obtained by being held by the holding capacitor b20, and the output voltage VB of this sampling and holding circuit is negatively fed back to the error amplifier 6 as a feedback signal. The current setting reference voltage generation section 5 applies a positive signal to the error amplifier 6, and the first
The firing signal generating section 7 corresponding to 7a and 7b in the figure converts the signal from the error amplifier 6 into a thyristor firing signal for phase control, and transmits the signal to the current control section 2.

21はサンプリングスイツチ19をONにする
サンプリング信号とリセツトスイツチ16をON
にするリセツト信号を発生する信号発生部で、本
実施例では点弧信号発生部7からの信号に基づい
て作動する遅延回路からなつている。リヒツトス
イツチ16とサンプリングスイツチ19はトラン
ジスタなどで構成されるアナログスイツチであ
る。
21 is a sampling signal that turns on the sampling switch 19 and turns on the reset switch 16.
This is a signal generating section which generates a reset signal for the ignition signal generating section 7, and in this embodiment, it consists of a delay circuit which operates based on the signal from the ignition signal generating section 7. The limit switch 16 and the sampling switch 19 are analog switches composed of transistors and the like.

これらスイツチによるリセツトとサンプリング
の時間的関係は第5図に示すとおりで、サンプリ
ングスイツチ19をONにし、サンプリングした
電圧VAをホールデイングコンデンサb20がホ
ールドした後にサンプリングスイツチ19を
OFFにし、その直後リセツトスイツチ16を短
時間ONにしてホールデイングコンデンサa15
の電圧VAをリセツトする。
The temporal relationship between reset and sampling by these switches is as shown in Figure 5.The sampling switch 19 is turned on, and after the holding capacitor b20 holds the sampled voltage VA , the sampling switch 19 is turned on.
OFF, and then immediately turn on the reset switch 16 for a short time to reset the holding capacitor A15.
Reset the voltage V A of

本実施例におけるVi,VA,VBの波形は、たと
えば第7図に示すようになる。この場合は第3図
I2のように交流溶接電流の正負の大きさを変えて
いるため、電流検出信号Viはリツプルの大きな
波形となつているが、ピーク検出回路13とサン
プリングホールド回路18により、フイードバツ
ク信号は本図のVBのようにリツプルの小さな信
号に変換されている。
The waveforms of Vi, V A and V B in this embodiment are as shown in FIG. 7, for example. In this case, Figure 3
Since the positive and negative magnitude of the AC welding current is changed as shown in I 2 , the current detection signal Vi has a waveform with large ripples, but the peak detection circuit 13 and sampling hold circuit 18 cause the feedback signal to is converted into a small ripple signal like VB .

第6図は本発明の他の実施例図で、信号発生部
21が電源周波数に同期してサンプリング信号と
リセツト信号を発生するようにしたものである。
第4図ではサイリスタ点弧信号に基づいてリセツ
ト信号をつくつていたが、これによると電流制御
部2のサイリスタ点弧時期が一定でないためにピ
ーク検出回路13のコンデンサ充電時間が変化
し、その結果制御量である電流値Iにバラツキを
生じることがある。第6図の実施例では、電源周
波数に同期してリセツトスイツチ16を動作させ
ているため、電源電圧のゼロクロス点を検出する
回路が必要であるが、ピーク検出回路13のコン
デンサ充電時間は常に一定となり、より正確な定
電流制御ができる。このときのVi,VA,VBの波
形の一例を第8図に示す。
FIG. 6 shows another embodiment of the present invention, in which the signal generating section 21 generates a sampling signal and a reset signal in synchronization with the power supply frequency.
In Fig. 4, the reset signal is generated based on the thyristor firing signal, but since the thyristor firing timing of the current control section 2 is not constant, the capacitor charging time of the peak detection circuit 13 changes, As a result, variations may occur in the current value I, which is the controlled amount. In the embodiment shown in FIG. 6, since the reset switch 16 is operated in synchronization with the power supply frequency, a circuit for detecting the zero-crossing point of the power supply voltage is required, but the capacitor charging time of the peak detection circuit 13 is always constant. This allows more accurate constant current control. An example of the waveforms of Vi, V A and V B at this time is shown in FIG.

第9図はサンプリングおよびリセツトの繰り返
し周波数を電源周波数の2倍とした場合のVi,
VA,VBの波形図で、この場合の電流検出信号Vi
は交流溶接電流が正負バランスしている状態に相
当する。
Figure 9 shows Vi when the sampling and reset repetition frequency is twice the power supply frequency.
The waveform diagram of V A and V B shows the current detection signal V i in this case
corresponds to a state in which the AC welding current is balanced in positive and negative polarity.

上記実施例では交流溶接電流の制御について述
べたが、本発明は直流溶接電流あるいはパルス状
に変化する溶接電流の平均値をほぼ一定に制御す
る場合にも同様に適用できる。電流の検出には変
流器の代わりにシヤント抵抗を用いてもよい。
Although the above embodiments have described the control of AC welding current, the present invention can be similarly applied to the case where the average value of DC welding current or pulsed welding current is controlled to be substantially constant. A shunt resistor may be used instead of a current transformer to detect current.

本発明のように、電流検出信号のピーク値を検
出し、検出されたピーク値のサンプリングとホー
ルドを周期的に繰り返すサンプリングホールド回
路の出力電圧をフイードバツク信号とすれば、従
来例の平滑コンデンサに比べはるかに小容量(1/
10以下)のコンデンサを用いてフイードバツク信
号のリツプルを充分低減することができ、制御系
の応答の早さは従来例の倍以上に高められる。こ
れにより、定電流制御の応答性および安定性が向
上し、応答の遅れにより溶接スタート時にラツシ
ユ電流が流れて母材の溶け落ちを生じたり、トー
チの手ぶれ等によりアークが不安定になるのを防
止することができる。
If, as in the present invention, the output voltage of the sampling and holding circuit which detects the peak value of the current detection signal and periodically repeats sampling and holding of the detected peak value is used as the feedback signal, the current detection signal can be compared with the conventional smoothing capacitor. Much smaller capacity (1/
The ripple of the feedback signal can be sufficiently reduced by using a capacitor of 10 or less), and the response speed of the control system can be more than doubled compared to the conventional example. This improves the responsiveness and stability of constant current control, and prevents latch current from flowing at the start of welding due to a delay in response, causing burn-through of the base metal, and instability of the arc due to camera shake of the torch, etc. It can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は溶接電流制御装置の従来例を示す回路
図、第2図は電流検出部の詳細図、第3図は従来
例の溶接電流波形および電流検出信号の波形を示
す図、第4図は本発明の一実施例を示す回路図、
第5図はそのサンプリングスイツチとリセツトス
イツチの動作波形図、第6図は本発明の他の実施
例を示す回路図、第7図〜第9図は本発明におけ
る信号波形図である。 1:電源変圧器、2:電流制御部、5:電流設
定用基準電圧発生部、6:誤差増幅器、7:点弧
信号発生部、8:電流検出用変流器、11:電圧
信号変換部、12:電流検出信号増幅部、13:
ピーク検出回路、15:ホールデイングコンデン
サa、16:リセツトスイツチ、18:サンプリ
ングホールド回路、19:サンプリングスイツ
チ、20:ホールデイングコンデンサb、21:
サンプリング信号およびリセツト信号発生部。
Fig. 1 is a circuit diagram showing a conventional example of a welding current control device, Fig. 2 is a detailed view of the current detection section, Fig. 3 is a diagram showing the welding current waveform and current detection signal waveform of the conventional example, Fig. 4 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention,
FIG. 5 is an operational waveform diagram of the sampling switch and reset switch, FIG. 6 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention, and FIGS. 7 to 9 are signal waveform diagrams in the present invention. 1: Power transformer, 2: Current control section, 5: Current setting reference voltage generation section, 6: Error amplifier, 7: Starting signal generation section, 8: Current detection current transformer, 11: Voltage signal conversion section , 12: Current detection signal amplification section, 13:
Peak detection circuit, 15: Holding capacitor a, 16: Reset switch, 18: Sampling hold circuit, 19: Sampling switch, 20: Holding capacitor b, 21:
Sampling signal and reset signal generator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 フイードバツク制御により溶接電流を一定に
保持する溶接電流制御装置において、 前記溶接電流を検出する信号のピーク値を保持
するホールデイングコンデンサaとホールデイン
グコンデンサaを放電させるリセツトスイツチと
を含むピーク検出回路と、 前記ピーク検出回路からのピーク値のサンプリ
ングとホールドとを周期的に繰り返す、サンプリ
ングスイツチとホールデイングコンデンサbとを
含むサンプリングホールド回路と、 前記溶接電流の変化に同期して前記ピーク検出
回路のリセツトスイツチと前記サンプリングホー
ルド回路のサンプリングスイツチに信号を発する
信号発生部とを備え、 前記信号発生部からの信号により、周期的に発
生される前記ピーク検出回路の出力をサンプリン
グホールドした信号を、フイードバツク信号とす
ることによりフイードバツク制御を行なう制御回
路を構成することを特徴とする溶接電流制御装
置。
[Scope of Claims] 1. A welding current control device that maintains a welding current constant through feedback control, comprising: a holding capacitor a that maintains the peak value of a signal for detecting the welding current; and a reset switch that discharges the holding capacitor a. a peak detection circuit including a sampling switch and a holding capacitor b that periodically repeats sampling and holding of the peak value from the peak detection circuit; and a signal generating section for generating a signal to a reset switch of the peak detecting circuit and a sampling switch of the sampling and holding circuit, and sampling the periodically generated output of the peak detecting circuit according to the signal from the signal generating section. A welding current control device comprising a control circuit that performs feedback control by using a held signal as a feedback signal.
JP15617281A 1981-10-02 1981-10-02 Welding current controlling device Granted JPS5858976A (en)

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JPS5858976A JPS5858976A (en) 1983-04-07
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JPS6318971A (en) * 1986-07-11 1988-01-26 Hitachi Seiko Ltd Power source circuit for inverter control arc
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