JPH04135073A - Ｔｉｇアーク溶接機 - 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、非消耗電極を用いるＴＩＧアーク溶接機に関
するものであり、特に非消耗電極と被溶接吻との間にア
ーク溶接電源の出力に高周波電圧を重畳して火花放電を
発生させ、これによって主アーク放電を誘発起動させる
方式のＴＩＧアーク溶接機におけるノイズ発生量を低減
したものである。

〈従来の技術〉 従来のＴＩＧアーク溶接機の例を第５図に示す。

同図において１はアーク溶接電源であり、公知の直流ま
たは交流出力の電源が用いられる。２は高周波発生回路
であり、溶接電源１からの起動信号によって高周波高電
圧を発生する公知の回路である。３ａ、３ｂはカップリ
ングコイルであり、高周波発生回路２の出力をアーク溶
接電源１の出力に重畳して非消耗電極４および被溶接物
５に供給するものである。６は高周波発生回路２の出力
がアーク溶接電源１に混入しないようにその出力端子間
を高周波に対して短絡するためのバイパス用コンデンサ
、７ａ、７ｂはアーク溶接電源１の出力の中間点を接地
するために出力端子間に直列に接続されたコンデンサで
あり、両者の接続点は接地！１１にて大地に接地される
。また１０ａ、１ｏｂはそれぞれ非消耗電極４および被
溶接物５に電力を供給するための電カケープルである。

同図の装置において図示しない押ボタンスイッチ等によ
って溶接起動指令が与えられると、アーク溶接電源ｌは
出力を発生し非消耗電極４と被溶接物５とに供給する。

またこれと同時に高周波発生回路２はアーク溶接電源１
からの指令を受けて高周波高電圧を発生し、この高周波
はカップリングコイル３ａ、３ｂによってケーブル１０
ａに伝達される。この高周波はコンデンサ６および７ａ
。

７ｂによってバイパスされて非消耗電極４と被溶接物５
との間に印加される。この状態で非消耗電極４を被溶接
物５に近づけると、両者間の距離が一定以下になったと
ころで高周波電圧によって両者間の絶縁が破壊されて火
花放電が発生し、これによって発生したイオンによって
溶接アークが誘発される。溶接アークが誘発されるとア
ーク溶接電源１が直流出力のときには図示を省略した検
知手段によって高周波発生回路２は動作を停止する。

またアーク溶接電源１が交流出力のときには高周波発生
回路２の動作は溶接アークが誘発された後も停止しない
かまたは溶接電流の極性が反転する前後の短時間だけ高
周波発生回路２が動作するように工夫されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記従来装置において、高周波発生回路２は通常作業者
に対する感電事故を防止する目的から数Ｍ　Ｈｚの周波
数のものが用いられる。そしてこの周波数は高周波発生
回路２としては、製作コストを低置にするためにコンデ
ンサと火花ギャップとを用いた弛張発振回路を利用した
簡略なものが用いられるために波形が不整であり、多く
の高調波成分を含んでいる。そして、この高周波は接地
線１１、ケーブル１０ａ、１０ｂの漏れインピーダンス
、被溶接物等を通して大地に流れ、大地の電位を変動さ
せる。このために近隣に設置された他の電子機器の接地
電位が変動してこれらの機器に対して高周波ノイズ障害
を与えることになる。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、上記のようにＴＩＧ溶接装置における高周波
ノイズ障害の一因が大地に漏洩する高周波電流によるも
のであることから、この高周波の大地への漏洩電流を低
減すれば改善できることに着目してなされたものである
。大地に漏洩する電流は、溶接電源の接地線１１を通っ
て流れるものであることから、この接地線を除去すると
漏洩電流そのものはほとんどなくなる。しかし、接地線
は一般に感電防止のためにケースの接地線とも共通にな
っている。このため、接地線を外すことは、ケースの接
地線もなくなることになるので安全上問題である。さら
に、接地線１１を除去すると、アーク溶接電源に対する
高周波電圧の対地電位が上昇し、アーク溶接電源１の内
部の電子機器が誤動作したり破壊されることになる。こ
のために接地線１１そのものを完全に除去することは都
合が悪い。そこで本発明においては、接地線１１はその
ままとし、溶接電源１の出力端子と非消耗電極および被
溶接物との間に磁心を共有する結合度の高い同巻数から
なるチョークコイルそれぞれを直列に接続し、かつ両チ
ョークコイルの極性をこれらに流れる高周波電流によっ
て生じる磁束の向きが互いに打消し合う方向の極性とす
ることによって上記問題点を解決したものである。

〈実施例〉 第１図に本発明の実施例を示す。同図において１２ａ、
１２ｂはチョークコイルであり、アーク溶接用電源１の
出力端子と非消耗電極４および被溶接物５との間にそれ
ぞれ直列接続されている。

また、これらのチョークコイル１２ａ、１２ｂは磁心を
共有しており、かつ磁気的に可能な限り密結合となるよ
うに巻き方を工夫し、かつその極性は図中に・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磁心に発
生する磁束が互いに打消し合う方向となるように定めで
ある。またチョークコイル１２ａ、１２ｂに使用する磁
心としては高周波特性のすぐれた材料を使用し、各チョ
ークコイル単独では高周波に対して高いインピーダンス
を有するものとする。同図のその他は第５図の従来装置
と同機能のものに同符号を付して詳細な説明は省略する
。

第１図の装置において、チョークコイル１２ａ。

１２ｂは上記のように、その極性が定められているため
にアーク溶接電源１の出力回路に関しては互いに相手の
影響を相殺することになって、高周波発生回路２の出力
はチョークコイル１２ａ、１２ｂに何ら妨げられること
なく非消耗電極４と被溶接物５との間に印加される。

しかし、高周波ノイズの原因となる大地への漏洩電流に
ついては第５図の従来装置と比べて大きな変化がある。

ここで第１図の実施例の動作を説明するに先立ち、第５
図の従来装置において接地線に流れる電流について考え
る。同図においてコンデンサ６゜７ａ、７ｂの高周波に
対するインピーダンスが各ケーブルのインピーダンスや
漏洩インピーダンスに比べて十分に小さく、略短絡と考
えると、高周波に対する等価回路は第６図のようになる
。同図においてｅは第５図の高周波発生回路２の出力が
カップリングコイル３ａ、３ｂを経て溶接回路に供給さ
れた電圧、２１．２２は電カケープル１０ａ、１０ｂの
インピーダンス、Ｚｗは非消耗電極４および被溶接物５
およびこれら両者の間の空隙部を含む総合インピーダン
ス、Ｚａ、Ｚｂは電カケープル１０ａおよび１０ｂの大
地に対する漏洩インピーダンス、Ｚｅはこれらの漏洩イ
ンピーダンスと接地線１１との間の大地インピーダンス
を示すものとする。同図において接地線１１に流れる電
流を求める。図中に記入のようにループ電流１１ないし
ｉ、を定めると ２口、　＋Ｚａ　ｉ３＋Ｚｅ　１２−ｅ　　　　　　　
　・・曲（１）Ｚ２　　（Ｉ２−Ｌ　）＋Ｚｂ　（Ｉ２
−ｉｘ）　十ＺｅＬ　＝Ｏ・−＝＜２）Ｚａｉ３　＋２
ｗ（ｉｇ　−ｉｔ　）　十Ｚｂ　（Ｉ３−Ｉ２）−０−
（３）（３）式より　Ｉ３−　（Ｚｗｉ、＋Ｚｂｉ２）
／Ｚａ＋Ｚｂ＋Ｚｗ−＝＝−（４）（４）式を（１）　
（２）　（３）式に代入して整理するとただし　Ｚ　＋
ｏｏ　−Ｚ　ａ　・Ｚｖｉ／　（Ｚ　ａ　＋　Ｚ　ｂ　
＋　Ｚ　ｗ）　　　　　−−−（８）２２００−Ｚ　ａ
−Ｚｂ／　（Ｚ　ａ＋Ｚｂ＋Ｚｗ）　　　　−−−−−
曲（７）Ｚ３００−Ｚ　ｂ−Ｚｗ／　（Ｚ　ａ　＋Ｚ　
ｂ　＋２ｗ）　　　　−−−（８）となる。ここで、 ｅ　”　（Ｚ２　＋　２３００　）　／　（Ｚｌ　＋　
Ｚ２　＋Ｚ１００　＋　Ｚ３ｏｏ　）　＝　ｅ。

・・・・・・・・・・・・・・・・・・（９）とおくと
、大地を流れる電流１２は ｅ。

Ｉ２−　　　　　　　　　　　　・・曲四曲曲（１１）
ｚ、＋Ｚ。

となる。

次に第１図における高周波の大地に流れる電流を考える
。第１図の装置の高周波に対する等価回路は第２図のよ
うに表わすことができる。同図においてＬはチョークコ
イル１２ａ、１２ｂの各単独の高周波に対するインダク
タンス、Ｍを相互誘導インダクタンス、Ｖｌをチョーク
コイル１２ａに発生する端子電圧、Ｖ２をチョークコイ
ル１２ｂに発生する端子電圧とし、その方向を図示の通
りとし、また各ループ電流１１ないしＩ３を図示のよう
に定めると チョークコイルの相互誘導に関して Ｖ、　−ｊｗＬＩ＋　＋ｊｗＭＩ２　　・・・・・・（
１２）Ｖ２−ｍ　ｊｗＭＩ　、　＋　ｊｗＬ　Ｉ　２　
　・・・・・・（１３）ただし、Ｉ、、Ｉ２はそれぞれ
チョークコイル１２ａ、１２ｂに流れる電流でありＩ＋
　−ｉｌ、１２−ｆ＋　　Ｉ２に相当する。

またループ電流に関して Ｖ、　ｓ−Ｚ、　ｉ、　＋Ｚａ　ｉ、　＋Ｚｅ　１２−
ｅ　　　　　　−（１４）Ｖ２−Ｚ２　　（Ｉ２−ｉ、
　）　十Ｚｂ　（ｉｚ　−ｉｓ　）　十Ｚｅ　１２−−
−−’・（１５）またチョークコイル１２ｇ、１２ｂの
結合が十分であり、両者間に漏洩がないと仮定するとＬ
−Ｍと考えられるから（１２）式ないしく１５）式から
大地に流れる電流１２は、 但し、Ｚｌｏｏ　＋　　Ｚ２００　＋　　Ｚ３００　ｒ
　　ｅＯｒＺｏは先の（６）式ないしくｌＯ）式で定義
したものと同じとする。

となる。

上記の通り（１１）式と（ＩＢ）式とを比較すると、本
発明の実施例の図１の装置において大地に流れる電流は
、第５図の従来装置における電流よりもチョークコイル
のインダクタンスに基づくインピーダンスｊ　ｗ　Ｌ相
当分だけ少なくなる。そして、この電流が流れる大地の
インピーダンスＺｅは変わらないから、大地電位の変動
はその分だけ少なくなる。したがってチョークコイル１
２ａ、１２ｂの高周波に対するインダクタンスを十分に
高く設定しておけば、大地に漏洩する高周波電流を極め
て少なくすることができる。

第３図は、本発明の別の実施例を示す接続図である。同
図においては高周波発生回路２の出力をアーク溶接電源
１のａカに重畳するためのカップリングコイルの２次巻
線を３ｂ、と３ｂ２の２個に分けて非消耗電極４側と被
溶接物５側に分けて両者の電圧が相加算される極性とし
たものであり、その他の構成は第１図の実施例と同様で
ある。

第４図はさらに別の実施例を示す接続図であり、高周波
発生回路２の出力をアーク溶接電源１の出力に並列に接
続し、カップリングコイルの２次巻線３ｂの中点を接地
して３ｂｌと３ｂ２とたものであって、第３図の実施例
においてカップリングコイルの挿入位置を変えたものに
相当する。この場合は高周波電圧のアーク溶接電源１側
への混入を防止するために新たにチョークコイル１３ａ
、１３ｂを設けである。

第３図および第４図においても、高周波電圧の大地に対
する漏洩は第１図の実施例と同様の理由によってチョー
クコイル１２ａ、１２ｂのインダクタンス相当分だけ減
少する。

〈発明の効果〉 本発明においては、上記のようにチョークコイルを追加
することによって大地に流れる高周波電流が減少するの
で、大地電位の変動が低減されて、近隣の電子機器に対
する高周波ノイズを減少させることができる。また大地
に流れて無駄に消費される高周波電流が減少した分だけ
非消耗電極と被溶接物との間に供給される高周波エネル
ギーが増加して、より確実なアークスタートが実現でき
るものである。このことは逆に、高周波発生回路の出力
を低いものにすることが可能となることを意味し、これ
によってケーブル等からの輻射や誘導による高周波ノイ
ズの伝播量が少なくなるなど多くの効果を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す接続図、第２図は第１
図の実施例の高周波に対する等価回路を示す図、第３図
および第４図は本発明の別の実施例を示す接続図、第５
図は従来の装置の例を示す接続図、第６図は第５図の装
置の高周波に対する等価回路を示す図である。 １・・・アーク溶接電源、　２・・・高周波発生回路、
３ａ、　　３ｂ　、　　３ｂｌ、　　３ｂ２・＝カップ
リングコイル、４・・・非消耗電極、　　５・・・被溶
接物、６．７ａ、７ｂ・・・コンデンサ、　１１・・・
接地線、１２ａ、１２ｂ・・・チョークコイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、非消耗電極と被溶接物との間にアーク溶接電源の出
   力に重畳して高周波電圧を印加し火花放電を発生させて
   溶接アークを起動する方式のＴＩＧアーク溶接機におい
   て、磁心を共有し、同巻数で結合度が十分に高くかつ洩
   れインダクタンスが十分に小さい２組のチョークコイル
   を前記アーク溶接電源の出力端子と前記非消耗電極およ
   び被溶接物との間にそれぞれ直列に接続しかつ前記各チ
   ョークコイルはこれらに流れる高周波電流によって互い
   に打ち消し合う方向の磁束を発生する極性に巻方向が定
   められているＴＩＧアーク溶接機。