JPH0441073A

JPH0441073A - 電源装置及びマルチアーク溶接装置

Info

Publication number: JPH0441073A
Application number: JP15058990A
Authority: JP
Inventors: Ryoda Sato; 佐藤　亮拿
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-06-08
Filing date: 1990-06-08
Publication date: 1992-02-12
Anticipated expiration: 2014-04-19
Also published as: JP2884548B2

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〕この発明は単巻トランスを用いた電源装置及びマルチア
ーク溶接装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来マルチアーク溶接装置は第５図に示すような１次側
及び２次側コイル２１．２２を有する３相トランス２０
を用い、その２次側コイル２２に発生する３相出力を３
つの溶接電極に印加して、溶接電極と被溶接材間及び溶
接電極相互間にマルチアークを発生させてマルチアーク
溶接を行なっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明はこの従来の装置とは全く異なる構成でもってマ
ルチアーク溶接を行う装置及びその電源装置を得ること
を目的としている。

〔課題を解決するための手段］この発明にかかる電源装置は、３相交流電源と、３相交
流の供給を各相の正負の各半波のうち約１００゜〜約１
８０°の範囲のみ行うよう制御する位相制御回路と、単
相鉄芯の１次側に３相の一次コイルが巻回され、２次側
出力として各１次コイルの中間点から出力が取り出され
、上記３相の１次コイルが上記位相制御回路を介して３
相交流電源に接続された変圧部とを備え、３相交流を出
力することを特徴とするものである。

この発明にかかるマルチアーク溶接装置は、３相交流電
源と、３相交流の供給を各相の正負の各半波のうち約１
００゜〜約１８０＠の範囲のみ行うよう制御する位相制
御回路と、単相鉄芯の１次側に３相の１次コイルが巻回
され、２次側出力として各１次コイルの中間点から出力
が取り出され、上記３相の一次コイルが上記位相制御回
路を介して３相交流電源に接続された変圧部とを備え、
３相交流を出力する電源装置を備え、各３相出力を３つ
の溶接棒に接続し、上記１次コイルの共通アース端子を
被溶接材に接続し、各溶接棒と被溶接材間及び各溶接棒
相互間でアークを発生するマルチアーク溶接を行うこと
を特徴とするものである。

ここで、この溶接棒間のアークは１２０”以上の点弧角
では通常発生しない。

〔作用〕

この発明においては上記構成としたから、２次巻線の不
要な３相／単相変換電源を構成でき、小型、軽量化を図
ることができる。またこれを３相鉄心を用いず単相鉄心
により実現することができ、大幅なコストダウンとなる
。

この発明においては、上記構成になる２次巻線の不要な
電源を用いてマルチアーク溶接を行うようにしたから、
装置の小型、軽量化と大幅なコストダウンを図ることが
できる。さらにはこれを単相鉄芯を用いて実現し、入力
３相電源の位相点弧角を制御することにより行ったから
、２次側に３倍周波の鋸歯状波を得ることができ、従来
の単相アーク溶接に比べ強度、安定性を大幅に向上する
ことができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例による電源装置及びマルチ
アーク溶接装置を示し、図において、１゜２．３は３相
交流電源端子、４は供給すべき３相交流の位相点弧角を
制御する位相制御回路、５０はその一次側鉄芯に３つの
一次コイル５，６．７が巻かれ、その各々の中点から２
次側出力を取り出すようにした単巻トランス、１００は
位相制御回路４と単巻トランス５０からなる電源装置で
ある。また、８，９．１０はその各２次側出力に接続さ
れた３本の溶接電極、１１は上記３つの１次側コイル５
，６．７のニュートラル端子に接続された被溶接材、１
３は溶接電極８，９．１０と被溶接材１１間のアーク、
１３゛は各溶接電極８゜９．１０間のアークである。こ
こでこのアーク１３１は１２０°以上の点弧角では通常
発生しないものである、３００はマルチアーク溶接を行
う溶接部である。

第１図ら）は上記位相制御回路４の詳細を示し、図中２
０ａ、２０ｂ、２０ｃはサイリスタ、２１は３相交流の
各相の正弦波の零クロス点を検出する零クロス点検出器
、２２ａ、２２ｂ、２２ｃは該零クロス点検出器の出力
を受け、各相のサイリスタ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの点
弧角を調整する位相調整器である。

第１図（Ｃ）は上記実施例の溶接部の他の例を示し、８
．９，１０．８”、９’、１０’は相対向し相互に溶接
されるべき被溶接材、１３は両波溶接材８．９，１０．
８’、９°、１０′間のアーク、１３“は上側あるいは
下側の各相の被溶接材間のアークである。１４はアーク
の発生する空間を囲むように設けた非活性ガスまたはフ
ラックスであり、これは酸化しない状態を作るためのも
のである。

第２図（ａ）は位相制御回路４による点弧制御動作を説
明する図であり、第２図（ロ）は単巻トランス５０の２
次出力を示す。

また、第３図（ａ）、　（ｂ）は通常の単巻トランスの
動作原理を説明するための図であり、３０は一次側コイ
ルでその中間点から２次側出力が取り出されている。ま
た３１．３２は上記１次側コイル３０の上半部、及び下
半部の抵抗骨を示す。

次に動作について説明する。

本実施例装置においては、３相交流電源１．２゜３より
変圧部５０の３相コイル５，６．７への通電は、位相制
御器４によって制御され、第２図に示すように各コイル
５，６．７にはそれぞれ各相の交流正弦波形Ｘ、　Ｙ、
　　Ｚの位相角１００゜〜１８０°の範囲（Ｘについて
はＣとｆ、　Ｙについてはｂとｅ、　Ｚについてはａと
ｄ）内においてのみ通電が行われ、それ以外の時間は各
コイルは開放状態である。

このようにして３相のコイル５，６．７に順次通電が繰
り返されると、鉄芯内には第２図ら）に示すような３倍
周波の垂下特性を持った磁束が誘導され、この単巻トラ
ンス５０の２次出力は各１次コイル５，６．７の中間点
から取り出されているので、各溶接電極８，９．１０に
は第２図（ｂ）に示す垂下特性をもった鋸歯状波の各々
が流れることとなり、全体で見ると３倍周波のアーク電
流が流れることとなる。大容量のときは第４図（Ｃ）の
ように被溶接材である中心部材１４を接地し、これと３
個の被溶接材８，９．１０間に夫々トランス５０の２次
出力（第４図（ａ）の８．９．１０に対応するもの）を
加えると、アーク１３が３個同時に発生し、マルチアー
ク溶接が行われることとなる。

ここで第４図（Ｃ）においてもアークの発生する空間は
不活性ガスまたはフラックスにより囲まれている。この
際以下に述べる効果が得られる。

■　本実施例では単巻トランスを使用しており、第３図
（ａ）、（ｂ）に示すように、１次巻線にＩＯＡの電流
が流れるとき、その中点から取った２次出力には２０Ａ
の電流が得られる構成としているので、無負荷電圧を従
来の約１／２と小さくとることができる。また、２次巻
線のない単巻トランスを使用しているので、大幅な小型
、軽量化を図ることができる。

■　また第４図の第２の実施例に示すように、ニュート
ラル端子に接続した４本目の溶接電極１２を３本の溶接
棒８．９．１０の真中（第４図（ａ）は図示の簡単化の
ため外側に配置している。）に配置することにより、８
，９．１０と１１間、８９．１０相互間、８．９．１０
と１２間の計９個のアークを発生させて溶接を行うこと
ができ、非常に強力なマルチアーク溶接を行うことがで
きる。

■　本発明で用いた電源は上述のように垂下特性を備え
たものであるので、この垂下時、性を得るために従来一
般に使用されている漏洩磁束型の装置または、第６図に
示すような可飽和リアクトルＬ等を用いる必要がなく、
これに伴う損失や力率の低下を生ずることがない。

また、得られる周波数も３本の溶接電極全体で見れば３
倍となるので、変圧器が小型となり、重量が従来の１／
３で済み、大変小型軽量となる。

また、トランスの構造が簡単で小型軽量で済むので、製
造コストも大幅に低減できる。

■　また第５図に示す３相トランス２０を用いた従来の
マルチアーク溶接装置に対し、本発明では単巻トランス
を用いたため重量は３０％、価格は１／４で済み、安全
であるとともに取扱いが簡単で技術の熟練を必要とせず
、かつ自動化も容易である。

■　１相の交流正弦波形の点弧角を１２０度を中心に前
後に適当に調整することにより、アークの強さを大きく
調整することができる。

つまりコンピュータによる自動制御を行うことによって
、従来の商用周波数よりも微細な調整が可能となり、大
きな溶接安定性が得ることができる。

■　また、小型軽量でかつアークが安定しているので、
これをロボットに搭載することにより大型原板のアーク
溶接を行うことができる。すなわち、同じ重量で従来の
３倍の溶接能力を発揮できる。

■　ロボットに直付することにより、ワイヤーの振り回
しがなく直線型の溶接棒を使用でき、また、超鋼や大径
の溶接棒で溶着または肉盛をすることができる。

■　溶接能力が大幅に向上するので同−ＫＶＡでも太い
溶接棒や太いフラックス入りワイヤーが使用できる。

■　第７図の第３の実施例に示すように、該単巻トラン
ス５０にさらに２次巻線１８を設け、これを用いて溶接
ワイヤー２４に電圧を印加し、ワイヤー２４を抵抗加熱
すれば、その２次側出力は３倍周波の鋸歯状波のため加
熱効果が大きく、かつ加熱ムラが起こらないので、ユバ
２ターが少なく良質安定のミグ溶接が行え、またマルチ
アーク溶接８部に示すように溶接や溶射によって肉盛２
７．２３を得ることができる。

［株］　サブマージ溶接やエレクトロスラグ溶接や溶射
を含む全ての溶接に本発明の電源を利用すれば、高周波
の鋸歯状波電磁力の詩作用により巻き込みやピンホール
等の不良箇所の少ない溶接及び溶射を効率よく得ること
ができる。

第８図（ａ）は本発明の第４の実施例を示し、これは上
記第１の実施例において３相中の１相、この場合第３相
を逆相とし、かつ１，２．３各相の正負の各半波につい
て、それぞれの点弧範囲を１２０＠〜１８０°、０６〜
１８０”、６０＠〜１８０°としたもので、その結果得
られる波形は第８図（ｂ）のように大きな波高の６０サ
イクルの鋸歯状波となり、３相平衡は少しくずれるが、
アーク溶接エネルギーはより強大となる。但し３相平衡
を確保してさらに大型溶接するときは、逆相にする相を
それぞれ１相、２相、３相とした３種計９本の電極を用
いて行うとよい。

なお、以上は溶接棒を母材間にアークを出して溶接を行
う場合について説明したが、例えば第９図（ａ）のよう
に丸棒３本を一括してアースにとり、その上の丸棒に夫
々８，９．１０を印加し、−挙に溶接するようにしても
よい、また第９図（ｂ）、　（Ｃ）。

（ロ）のように、第８図（ロ）の各相の特徴を生かして
異形物の溶接を行うこともできる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明に係る電源装置によれば、単巻ト
ランスを用いて１次側単相用鉄芯に３つの１次コイルを
巻回し、その中間点から２次側出力を出力するようにし
たので、装置の大幅な小型。

軽量化を図ることができる。また、これをマルチアーク
溶接装置に用いた場合には、装置全体の小型、軽量化を
図ることができ、さらに入力３相電源の位相点弧角を制
御することによって２次側に３倍周波の鋸歯状波を得る
ことができ、マルチアーク溶接の強度、安定性を大幅に
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるマルチアーク溶接装
置の構成図、第２図はその単巻トランス５０に入力され
る３相入力波形及び垂下特性を持つ出力波形を示す図、
第３図は単巻トランスの動作原理を示す図、第４図はこ
の発明の第２の実施例によるマルチアーク溶接装置を示
す図、第５図は従来の３相トランスを示す図、第６図は
従来の可飽和リアクトルを用いたアーク溶接機を示す図
、第７図はこの発明の第３の実施例による抵抗加熱を加
えたものにミグ溶接と溶射またはマルチアーク８部を同
時に行っている装置を示す図、第８図は本発明の第４の
実施例を示す図、第９図はこれらの特徴を生かす溶接例
を示す図である。図において、１．２．３は３相交流電源端子、１００は
電源装置、４は位相制御回路、５０は単巻トランス、５
，６．７は１次コイル、８，９゜１０は溶接棒、１１は
被溶接母材、１２はニュートラル電位の溶接棒、３０は
単巻トランスのコイル、３１．３２は抵抗骨、２０は３
相トランスである。なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）３相交流電源と、３相交流の供給を各相の正負の各半波のうち約１００゜
〜約１８０゜または約１２０゜〜約１８０゜の範囲のみ
行うよう制御する位相制御回路と、単相鉄芯の１次側に
３相の１次コイルが巻回され、２次側出力として各１次
コイルの中間点から出力が取り出され、上記３つの１次
コイルが上記位相制御回路を介して３相交流電源に接続
された変圧部とを備え、単相交流を出力することを特徴とする電源装置。
（２）請求項１記載の電源装置において、上記３相の１次コイルのうちの第３相を逆相とし、上記位相制御回路は第１相を約１２０゜〜約１８０゜で
点弧し、第２相を約０゜〜約１８０゜で点弧し、第３相
を約６０゜〜約１８０゜で点弧するものであることを特
徴とする電源装置。
（３）３相交流電源と、３相交流の供給を各相の正負の各半波のうち約１００゜
〜約１８０゜または約１２０゜〜約１８０゜の範囲のみ
行うよう制御する位相制御回路と、単相鉄芯の１次側に
３相の１次コイルが巻回され、２次側出力として各１次
コイルの中間点から出力が取り出され、上記３相の１次
コイルが上記位相制御回路を介して３相交流電源に接続
された変圧部とを備え、単相交流を出力する電源装置を備え、各３相出力を３つの溶接棒に接続し、上記１次コイルの共通アース端子を被溶接材に接続し、各溶接棒と被溶接材間及び各溶接棒相互間でアークを発
生するマルチアーク溶接を行うことを特徴とするマルチ
アーク溶接装置。
（４）請求項４記載のマルチアーク溶接装置において、上記３相の１次コイルのうちの第３相を逆相とし、上記位相制御回路は第１相を約１２０゜〜約１８０゜で
点弧し、第２相を約０゜〜約１８０゜で点弧し、第３相
を約６０゜〜約１８０゜で点弧するものであることを特
徴とするマルチアーク溶接装置。