JPH044977A - Power unit for stud welding - Google Patents

Power unit for stud welding

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JPH044977A
JPH044977A JP10425890A JP10425890A JPH044977A JP H044977 A JPH044977 A JP H044977A JP 10425890 A JP10425890 A JP 10425890A JP 10425890 A JP10425890 A JP 10425890A JP H044977 A JPH044977 A JP H044977A
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Tetsuro Ikeda
哲朗 池田
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Abstract

PURPOSE:To perform suitable welding in accordance with material by comparing a detection signal of a current detector with at reference signal and feedback- controlling high-frequency switching so that the detection signal is coincident with the reference signal. CONSTITUTION:The current detector 37 detects a load current flowing through a stud 18 and base metal 19 based on DC for arc welding. A reference signal generation part 39 generates signals to change alternately to levels of a base period of a low current and a pulse period of a high current with a period set on the arc melting section of the stud 18 and the base metal 19 as the reference signal for controlling output. The detection signal of the current detector 37 is compared with the reference signal and a driving control part 30 feedback- controls high-frequency switching so that the detection signal is coincident with the reference signal. Consequently, the influence of variation at the power source side and the load side is prevented and stability of welding can be enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アーク溶接法のスタッド溶接に用いられる直
流のスタッド溶接用電源装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a DC stud welding power supply device used for stud welding using the arc welding method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、アーク溶接法のスタッド溶接に用いられる直流の
スタッド溶接用電源装置は、電源トランス、サイリスク
を用いて第9図に示すように構成され、交流電源として
の商用交流電源(1)が電源装置(2)の交流入力端子
(3a)、(3b)及び遮断器(4a)。
Conventionally, a DC stud welding power supply device used for stud welding using the arc welding method is configured as shown in FIG. (2) AC input terminals (3a), (3b) and circuit breaker (4a).

(4b)を介して電源トランス(5)の1次巻線(5a
)に供給される。
(4b) to the primary winding (5a) of the power transformer (5).
).

そして、電源トランス(5)はメインアーク発生用の2
次巻m (5b)及びパイロットアーク発生用の3次巻
m (5C)を有し、2次巻線(5b)の圧力はタイオ
ード(6a)、(6b)とサイリX タ(7a)、(7
b)とのg合ブリッジ回路構成のメインアーク用整流回
路(8)で全波整流された後、還流用のダイオード(9
)、平滑用のりアク)/L/Qciを介して電源装置(
2)の出力端子(lla)、(Ilb)に、出力端子(
llb)を正とするメインアーク用の直流として供給さ
れる。
The power transformer (5) is the main arc generator.
It has a secondary winding m (5b) and a tertiary winding m (5C) for pilot arc generation. 7
b) After full-wave rectification in the main arc rectifier circuit (8) with a bridge circuit configuration, the free-wheeling diode (9
), smoothing glue)/L/Qci to the power supply (
2) to the output terminals (lla) and (Ilb) of the output terminal (
llb) is supplied as a direct current for the main arc.

また、3次巻線(5C)の出力はダイオード(12a)
Also, the output of the tertiary winding (5C) is a diode (12a)
.

(12b)とサイv スタ(Llla)、(J3b)と
ノ混合71゜ジ回路構成のパイロットアーク用整流回路
α畳で全波整流された後、還流用のダイオード(至)、
平滑用のリアクト/I/QQを介して出力端子(lla
)、(llb)に。
After full-wave rectification in the pilot arc rectifier circuit α, which has a mixed 71° diode circuit configuration with (12b) and cylindrical star (Llla), (J3b), the freewheeling diode (to),
Output terminal (lla
), (llb).

出力端子(Ilb)を正とするパイロットアーク用の直
流として供給される。
It is supplied as a direct current for the pilot arc with the output terminal (Ilb) being positive.

そしテ、 + イIJ スタ(7a)、(7b)及び(
+3a)、(+3b)は、電源装置(2)に設けられた
制御回路αηにより。
Soshite, + IJ star (7a), (7b) and (
+3a) and (+3b) are determined by the control circuit αη provided in the power supply device (2).

タイマ制御で駆動される。Driven by timer control.

すなわち、溶植銃のスタッド(ト)を母材α優にアーク
溶接で植設する場合、第10図(a)に示すように予め
スタッド側を母材QIVL−立設して4植Fのトリガス
イッチがオンされ、fg接が開始される。
That is, when planting the stud (G) of the welding gun on the base material α by arc welding, the stud side is erected in advance on the base material QIVL-4 as shown in Fig. 10(a). The trigger switch is turned on and fg contact is started.

そ(7て、 i+J記トリガスインチのオンに基づき。(7) Based on i+J trigger gas inch on.

制御回路口は最初にサイリスタ(13a)、(+3b)
を駆動し、スタッド(2)、母材aqhに第10図(b
)の矢印線に示す数十へ程度の小容量のパイロット用の
直流を供給する。
The control circuit port first connects the thyristor (13a), (+3b)
10 (b) to the stud (2) and the base material aqh.
) will supply a small capacity pilot DC current of several tens of meters as shown by the arrow line.

この状態でスタッドに)が引上げられて母材α9から引
離され、第10図(C)に示すパイロットアーク(Ap
)が発生する。
In this state, the stud) is pulled up and separated from the base material α9, and the pilot arc (Ap
) occurs.

さらに、パイロ、)アーク(Ap)の発生後に制御回路
(37)はサイリスク(7a) 、 (7b)の駆動に
切換わり。
Furthermore, after the occurrence of the pyro arc (Ap), the control circuit (37) switches to driving the cyrisks (7a) and (7b).

スタッド側、母材0優間に第10図(d)の矢印線に示
す数100〜数)000 Aの大容量のメインアーク用
の直流を供給する。
A large-capacity main arc direct current of several hundred to several) 000 A, as shown by the arrow line in FIG. 10(d), is supplied to the stud side and the base metal.

このメインアーク用の直流によりスタッド側。Stud side by direct current for this main arc.

母材α1間にメインアーク(Am)が発生し、このアク
(Am)の熱により母材G1及びスタッド叫が6融する
A main arc (Am) is generated between the base metals α1, and the heat of this arc (Am) melts the base metal G1 and the stud arc.

そして、メインアーク(Am)が一定時間継続すると、
溶植銃のガンコイルの圧力により、スタンド(至)が母
材(11の方向に押下げられ、第1θ図(e)に不すよ
うにスタッド[相]が母材a9にg着される。
Then, when the main arc (Am) continues for a certain period of time,
The stand (to) is pushed down in the direction of the base material (11) by the pressure of the gun coil of the melting gun, and the stud [phase] is attached to the base material a9 as shown in Fig. 1θ (e).

このとき、制御回路に7)はスタッド(ト)、母材α9
間の負荷電流が溶着の適当な大きさになるように設定さ
れたタイミングでサイリスタ(7a)、(7b)の駆動
を停止し、出力端子(11a)、 (I lb)からの
直流供給を次第に停止する。
At this time, in the control circuit 7) is the stud (G), the base material α9
The driving of the thyristors (7a) and (7b) is stopped at a timing set so that the load current between them reaches an appropriate level for welding, and the DC supply from the output terminals (11a) and (Ilb) is gradually reduced. Stop.

そして、スタッド(へ)が母材−に溶着した後、スタッ
ド(至)が溶植銃から外され、第10図(f)に示すよ
うに母材03にスタッド(ト)が植設されてfg接が終
了する。
Then, after the stud (to) is welded to the base material -, the stud (to) is removed from the welding gun, and the stud (to) is planted in the base material 03 as shown in Fig. 10(f). The fg connection ends.

なお、サイリスタ(7a)、(7b)及び(+3a) 
、 (+3b)の非導通期間には、ダイオード(9)及
びαGにより負荷電流の連続性が保たれる。
In addition, thyristors (7a), (7b) and (+3a)
, (+3b), continuity of the load current is maintained by the diode (9) and αG.

また、負荷電流は溶融が行われ易いように、母材Qlを
正とする極性に設定されている。
Further, the polarity of the load current is set to be positive for the base material Ql so that melting can be easily performed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

前記第9図の従来のスタッド溶接用電源装置(2)の場
合、ilE源トブトランス)の商用電源周波数608Z
又は50Hzの交流をサイリスク整流してアーク溶接用
の直流としてのメインアーク用及びパイロットアーク用
の直流を形成するため、第11図に示すように負荷電流
は商用電源周波数で脈劾夏化する。
In the case of the conventional stud welding power supply device (2) shown in FIG.
Alternatively, the 50 Hz alternating current is rectified to form direct current for the main arc and pilot arc as the direct current for arc welding, so the load current pulses at the commercial power frequency as shown in FIG. 11.

この場合、とくにメインアーク(Am)に基づくアーク
溶融中に負荷電流がパルス変化しないため。
In this case, especially since there is no pulse change in the load current during arc melting due to the main arc (Am).

アークの集中性が悪い。Poor arc concentration.

しかも、常にほぼ一定の熱量で母材α9が加熱され続け
るため、とくに、母材0Oが薄板等のときには母材01
の穴あき等が発生する。
Moreover, since the base material α9 is always heated with a substantially constant amount of heat, the base material 01
Holes etc. occur.

したがって、スタッド(至)、母材−の材質及びスタッ
ド(へ)の径等によっては、良好なfg接が行えない問
題点がある。
Therefore, there is a problem in that good fg contact cannot be achieved depending on the material of the stud (end), the base material, the diameter of the stud (end), etc.

また、電源トランス(5)、リアクト/L/QQ、QQ
等に低周波用の大型、大重量のものが用いられ、しかも
1両アーク用の直流の容量が大きく異なるため。
Also, power transformer (5), react/L/QQ, QQ
For example, large and heavy products for low frequency are used, and the DC capacity for one arc differs greatly.

メインアーク用、パイロットアーク用それぞれの専用の
巻線(5b)、(5c)及び整流回路(8)、α勺、リ
アクトルα0 、 ae等を要し、装置が大型、大重量
になる問題点がある。
Requires dedicated windings (5b) and (5c) for the main arc and pilot arc, rectifier circuit (8), α-column, reactor α0, AE, etc., resulting in a large and heavy device. be.

さらに1両アーク用の直流がいずれも商用交流を源をそ
のまま整流して形成されるため、商用交流電源の変動の
1会を受は易く、いわゆる電源変動によるざ接欠陥が生
じ易く、安定性(再現性)が悪い問題点もめる。
Furthermore, since the DC for both arcs is formed by directly rectifying commercial AC from the source, it is easily susceptible to fluctuations in the commercial AC power supply, and is susceptible to contact defects due to so-called power fluctuations, resulting in poor stability. (Reproducibility) Problems with poor reproducibility are also identified.

本発明は、小型、軽量な構成により、アーク溶融時のア
ークの集中性が向上するとと吃に、スタンド、母材の材
質等に応じた適切な入熱制御が行え、しかも、電源側及
び負荷側の変動に対して極めて安定して溶接が行えるよ
うにし念スタッド溶接用直流電源装置を提供することを
目的とする。
The present invention has a compact and lightweight configuration that improves the concentration of the arc during arc melting, and also allows for appropriate heat input control depending on the material of the stand and base material. It is an object of the present invention to provide a DC power supply device for stud welding, which allows extremely stable welding against side fluctuations.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

入力側整流部と。 Input side rectifier.

複数のスイッチング半導体の高周波スイッチングにより
前記入力側整流部の出力を高周波交流に父換して高周波
トランスの1次側に供給するインバータ部と、 前記高周波トランスの2次側の出力を整流してアーク溶
接用の直流を形成する出力側整流部と前記アーク溶接用
の直流に基づき前記スタッド。
an inverter section that converts the output of the input side rectifying section into high frequency alternating current by high frequency switching of a plurality of switching semiconductors and supplies it to the primary side of the high frequency transformer; and an inverter section that rectifies the output of the secondary side of the high frequency transformer to generate an arc. an output side rectifier for forming a direct current for welding; and the stud based on the direct current for arc welding.

前記母材を流れる負荷電流を検出する電流検出器と 出力制御用の基準信号として前記スタッド、 fJ記母
材のアークfgwi区間に設定され次周期で小電流のベ
ース期間と大電流のパルス期間のレベルに交互に変化す
る信号を発生する基準信号発生部と。
A current detector detects the load current flowing through the base metal, and the stud serves as a reference signal for output control. and a reference signal generator that generates a signal whose level changes alternately.

前記電流検出器の検出信号と前記基準信号とを比較し、
前記検出信号が前記基準信号に一致するように前記高周
波スイッチングをフィ、−ドパツク制御する駆動制御部
とを備える。
Comparing the detection signal of the current detector and the reference signal,
and a drive control section that performs field control of the high frequency switching so that the detection signal matches the reference signal.

〔作 用〕[For production]

前記のように構成された本発明の電源装置の場合、商用
交流電源等の交流電源は入力側整流部で整流された後、
インバータ部で高周波交流Kf換される。
In the case of the power supply device of the present invention configured as described above, after the AC power source such as a commercial AC power source is rectified by the input side rectifier,
The high frequency alternating current Kf is converted in the inverter section.

そして、インバータ部の高周波交流は高周波トランスを
介して出力(1111整流部で整流され、アーク溶接用
の直流に笈換されてスタッドと母材との間に供給される
The high-frequency alternating current from the inverter section is output via a high-frequency transformer (1111) and is rectified by the rectifying section, converted into direct current for arc welding, and supplied between the stud and the base metal.

ソノため、小型、軽量なスイッチングレギュレータ構成
の回路により、従来のようにパイロットアーク用、メイ
ンアーク用の区別なくアーク溶接用の直流が形成される
Because of this, a small, lightweight switching regulator circuit generates direct current for arc welding without distinguishing between pilot arc and main arc, as in the past.

そして、電流検出器の検出信号と基準信号発生部の基準
信号とに基づくV動制御部のフィードバック制御により
、検出信号が基準信号に一致するようにインバータ部の
高周波スイッチングが制御される。
Then, the high frequency switching of the inverter section is controlled by feedback control of the V-motion control section based on the detection signal of the current detector and the reference signal of the reference signal generation section so that the detection signal matches the reference signal.

このとき、アークg−区間の基準信号のレベル変化によ
り、アーク溶融区間の負荷電流は設定された周期に基づ
く周波数で大きく変化するパルス状の電流になる。
At this time, due to the change in the level of the reference signal in the arc g-section, the load current in the arc melting section becomes a pulsed current that changes greatly at a frequency based on a set cycle.

そして、パルス状の負荷電流により、アークの集中性が
向上するとともにスタッド、母材の入熱量が周期的に増
減変化して制御される。
The pulsed load current improves the concentration of the arc and controls the amount of heat input to the stud and the base metal by periodically increasing and decreasing it.

そのため、基準信号のレベル変化の周期をスタンド、母
材の材質等に応じて設定することにょシ。
Therefore, it is necessary to set the period of the level change of the reference signal according to the stand, the material of the base material, etc.

アークの集中性を向上して材質等に応じた最適な溶接が
行える。
Improved arc concentration allows for optimal welding depending on the material, etc.

しかも前記高周波スイッチングの刀イードパック制御に
より、電源側、負伺側の反動の影響が迅速な応答制御で
防止され、溶接の安定性が向上する。
Moreover, the high-frequency switching blade pack control prevents the effects of reaction on the power supply side and the load side with quick response control, improving welding stability.

〔寅施例〕[Tora example]

東施例について、第1図ないし第8図を参照して@明す
る。
The east example will be explained with reference to FIGS. 1 to 8.

(1冥加例) まず、1冥加例について、第1図ないし第6図を参照し
て説明する。
(1-addition example) First, a 1-addition example will be explained with reference to FIGS. 1 to 6.

第1図に示すように、交ffi電源としての商用交流電
源(1)はスタッド溶接用電源装置翰の交流入力端子(
21a)、(21b)及び遮断器(22a)、(22b
)を介して入力側整流部@の整流回路(ハ)に供給され
る。
As shown in Figure 1, a commercial AC power source (1) as an AC ffi power source is connected to the AC input terminal (1) of the power supply unit for stud welding.
21a), (21b) and circuit breakers (22a), (22b)
) is supplied to the rectifier circuit (c) of the input side rectifier @.

この整流回路(ハ)は整流用のダイオード(25a) 
This rectifier circuit (c) is a rectifier diode (25a)
.

(25b)、(25c)、(25d)のブリッジ整流回
路で形成され、商用交流電源(1)を整流する。
It is formed of bridge rectifier circuits (25b), (25c), and (25d), and rectifies the commercial AC power supply (1).

そして、整流回路(ハ)の出力は整流用の直流リアクト
/L/翰、平滑用のコンデンサ翰を介してフルフのトラ
ンジスタ(29a)、 (29b) 、 (29c)、
 (29d)を有し。
Then, the output of the rectifier circuit (c) is passed through the DC reactor/L/wire for rectification and the capacitor wire for smoothing to the full transistors (29a), (29b), (29c),
(29d).

駆動制飢部(7)の出力回路口から供給されるベースド
ライブ用の駆動信号により、例えば数lの高周波数でト
ランジスタ(29a)、(’29d) トランジスタ(
29b)、 (29c)とが相互に逆にスイッチングす
る。
Transistors (29a), ('29d), and
29b) and (29c) switch inversely to each other.

ソシて、トランジスタ(29a)〜(29d )の高周
波スイッチングにより、高周波トランス(12の1次巻
N (32a)に高周波交流が供給される。
Then, high frequency alternating current is supplied to the primary winding N (32a) of the high frequency transformer (12) by high frequency switching of the transistors (29a) to (29d).

さらに、高周波トランスI3zのセンタータッ7゛付の
2次巻線(32b)の高周波交流が、出力4AI整流部
(13+ )整流用ノタイオード(34a)、 (34
b)で全波整流された後リアクトル□□□で平滑され、
アーク溶接用の直流が形成される。
Furthermore, the high frequency alternating current of the secondary winding (32b) with center tap 7 of the high frequency transformer I3z is transmitted to the output 4AI rectifier (13+) rectifying diode (34a), (34
After full wave rectification in b), it is smoothed in reactor □□□,
Direct current for arc welding is created.

この直流が出力端子(36a) 、 (36b)を介し
てスタッド(ト)と母材α)との間に供給されるととも
に、この供給に基づきスタッド(ト)、母材G1を流れ
る負荷電流がダイオード(34a) 、 (34b)の
カソードと出力端子(36b)との間に設けられた電流
検出器3γで検出される。
This DC is supplied between the stud (G) and the base material α) via the output terminals (36a) and (36b), and based on this supply, the load current flowing through the stud (G) and the base material G1 is It is detected by a current detector 3γ provided between the cathodes of the diodes (34a) and (34b) and the output terminal (36b).

そして、負荷電流に応じた検出器’31の検出信号Vd
が駆動制御信号の誤差増幅回路&′に供給され。
Then, the detection signal Vd of the detector '31 according to the load current is
is supplied to the drive control signal error amplification circuit &'.

この増幅回路’18!により検出信号Vdと基準信号発
生部i39゛の出力制御用の基準信号Vrefとが比較
される。
This amplifier circuit '18! The detection signal Vd is compared with the reference signal Vref for output control of the reference signal generating section i39'.

この比較に基づき誤差増幅回路C(81は、検出信号V
dの基準信号Vrefからのずれ量に相当する信号を形
成してPWMi調回路t401に供給する。
Based on this comparison, the error amplification circuit C (81 is the detection signal V
A signal corresponding to the deviation amount of d from the reference signal Vref is formed and supplied to the PWMi adjustment circuit t401.

そして、父調回路14(llは前記ずれ量に応じてパル
ス幅が変化する高周波の駆動制御信号を形成し。
The father adjustment circuit 14 (ll) forms a high-frequency drive control signal whose pulse width changes according to the amount of deviation.

この駆動制御信号に基づき、出力回路供が前記ずれ量に
応じてトランジスタ(29a)〜(29d)のオン期間
を可変制御する。
Based on this drive control signal, the output circuit variably controls the on-periods of the transistors (29a) to (29d) in accordance with the amount of deviation.

この可変制御により検出信号Vdが基準信号Vrefに
等しくなるように、負荷電流がフィードバック制御され
る。
Through this variable control, the load current is feedback-controlled so that the detection signal Vd becomes equal to the reference signal Vref.

そして、基準信号発生部贈・は第2図に示すように構成
され、fg植銃のトリガスイッチの操作に連動してスイ
ッチ制御回路1411がトリガでれて起動される。
The reference signal generating section is constructed as shown in FIG. 2, and the switch control circuit 1411 is triggered and activated in conjunction with the operation of the trigger switch of the FG gun.

この制@1回路4】゛はタイマ動作に基づき、各1溶接
勘間Tをfg接開始から第1O図(C)のパイロットア
ーク(Ap)が発生するまでのパイロット区間0゜同図
((i)のメインアーク(Am)でスタッド[相]、母
材αOが溶融するアークgW!1区間(11)、同図(
e) 、 (f)のスタッド叫が母材α9に接合して植
設される接合区間(+1+ >に時分割する。
This control @ 1 circuit 4] is based on the timer operation, and each welding interval T is controlled by the pilot section 0° from the start of fg contact until the pilot arc (Ap) in Fig. 1O (C) occurs. The arc gW!1 section (11) in which the stud [phase] and base material αO melt in the main arc (Am) of i), the same figure (
e) and (f) are time-divided into the joining section (+1+>) where the studs are joined to the base material α9 and planted.

そして、前記タイマ動作に基づいて発生した複数のカウ
ンタパルスのゲート処理等により、スイッチ制御回路′
41)はパイロット区間(+)にスイッチ(42a)の
オン制御信号を発生し、アーク溶融区間(ii)にデイ
ン1スイツチ(4&で設定された周期のスイッチ(42
b) 、 (42c)のオン制御信号を交互に発生し、
接合区間(IIi)Kスイッチ(42c)のオン制御信
号を発生する。
Then, by gate processing of a plurality of counter pulses generated based on the timer operation, the switch control circuit'
41) generates an ON control signal for the switch (42a) in the pilot section (+), and in the arc melting section (ii), the switch (42
b) Alternately generating the ON control signals of (42c),
The junction section (IIi) generates an ON control signal for the K switch (42c).

したがって、パイロット区間mには第3図(a)に示す
ようにスイッチ(42a)がオンし、パイロットアーク
用基準電源(44a)の出力がスイッチ(42a)。
Therefore, in the pilot section m, the switch (42a) is turned on as shown in FIG. 3(a), and the output of the pilot arc reference power source (44a) is switched on.

抵抗(451)を介してバッファ増幅用の演算増幅回路
咽に供給される。
The signal is supplied to an operational amplifier circuit for buffer amplification via a resistor (451).

また、アークfg#lI区間(11)には第3図(C)
 、 fd)に示すようにスイッチ(42b) 、 (
42c)が交互にオンし。
In addition, in the arc fg#lI section (11), Fig. 3 (C)
, fd), the switch (42b), (
42c) are turned on alternately.

スイッチ(42b)がオンするパルス期1i5 (ta
)はパルス電流用基準電源(44b)の出力がスイッチ
(42b) 。
Pulse period 1i5 (ta
), the output of the pulse current reference power supply (44b) is the switch (42b).

抵抗(45b)を介して演算増幅回路146)に供給さ
れ。
The signal is supplied to the operational amplifier circuit 146) via the resistor (45b).

スイッチ(42c)がオンするベース期間(tb)はベ
ース電流周基fs電源(44C)の出力がスイッチ(4
2C)。
During the base period (tb) when the switch (42c) is on, the output of the base current cycle fs power supply (44C) is
2C).

抵抗(45c )を介して演算増幅回路(46)に供給
される。
The signal is supplied to an operational amplifier circuit (46) via a resistor (45c).

さらに、接合区間(iii ’)には第3図(C)に示
すようにスイッチ(42C)がオンし、基準電源(44
C)の出力が演算増幅回路!461に供給される。
Furthermore, in the joining section (iii'), the switch (42C) is turned on as shown in FIG. 3(C), and the reference power source (44
The output of C) is an operational amplifier circuit! 461.

なお、第2図の(45d)は分圧用の抵抗、 147′
I、囮は演算増幅回路砺の利得決定用、バイアス用の抵
抗でるる。
In addition, (45d) in Fig. 2 is a resistor for voltage division, 147'
The decoy is a resistor for determining the gain and bias of the operational amplifier circuit.

そして、各基準電源(44a) 、 (44b)、 (
44c)のL//(ル設定に基き、演算増幅回路146
1から第1図の誤差増幅回路(北に供給される基準信号
Vrefは第3図(d)に示すように、パイロット区間
(1)にレベA/VOになるとともにアーク溶融区間(
11)にレベルVa。
Then, each reference power source (44a), (44b), (
44c), the operational amplifier circuit 146
As shown in FIG. 3(d), the reference signal Vref supplied from the error amplifier circuit (north) in FIG. 1 to the error amplifier circuit (north) in FIG.
11) Level Va.

Vb (Vo < Vb <Va ) K交互ニ変化し
、接合区間(iii)にレベルvbになる。
Vb (Vo < Vb < Va) K changes alternately and reaches level vb in the junction section (iii).

この基準信号Vrefのレベル変化に基づき、負荷電流
は第4図(a)に示すように寂化し、パイロット区間(
i)にパイロットアーク(Ap)が発生する数十へ程度
の小容量の定電流IOに制御され、アーク発生が安定に
行われる。
Based on this level change of the reference signal Vref, the load current becomes low as shown in FIG. 4(a), and the pilot period (
i) A pilot arc (Ap) is generated.The arc is controlled to a constant current IO with a small capacity of about several dozen, and arc generation is performed stably.

さらに、アークだ一区間(11)にメインアーク(Am
)が発生してスタッド(ト)、母材a9に十分な入熱を
行う数千ないし数百Aの大容量のパルス電流Iaと、メ
インアーク(Am)を維持する数百A程度のベース電流
Ibとに交互にパルス変化する。
Furthermore, the main arc (Am
) is generated, and a large-capacity pulse current Ia of several thousand to several hundred A is generated to input sufficient heat into the stud (g) and the base metal a9, and a base current of about several hundred A is generated to maintain the main arc (Am). The pulse changes alternately to Ib and Ib.

この負荷電流のパルス変化により、メインアーク(Am
)の硬直性が向上して偏向が防止され、スタッド(へ)
の底面部にメインアーク(Am)が集中し、スタッド(
至)、母材Q’Jの接合部の溶融が確寮、安定に行われ
る。
This pulse change in load current causes the main arc (Am
) improves the stiffness of the stud (to) and prevents deflection.
The main arc (Am) is concentrated at the bottom of the stud (
), the joint of base material Q'J is reliably and stably melted.

しかも、スタッド晒、母材a1の入熱状態がパルス電流
Iaに基づく加熱とベース電流Ibに基づく冷却とに交
互に変化して制御され、従来のメインアーク用の直流供
給に相当するパルス電流Iaの連続供給で生じる過加熱
が防止される。
Moreover, the heat input state of the stud exposed base material a1 is controlled by alternating between heating based on the pulse current Ia and cooling based on the base current Ib, and the pulse current Ia corresponds to the conventional direct current supply for the main arc. Overheating caused by continuous supply of water is prevented.

その念め、パルス期間talベース期間tbをスタッド
(ト)、母材四の材質等に応じた適当な入熱量の周期に
設定することにより1例えば母材09が薄板であっても
穴あき等が発生ぜず、良好な溶接が行われる。
To be sure of this, by setting the pulse period tal and base period tb to an appropriate period of heat input according to the material of the stud (G) and the base material 4, for example, even if the base material 09 is a thin plate, holes may occur. Good welding is achieved without any occurrence of this problem.

でらに、アーク溶融区間(II)の直後の接合区間(i
ii )に、負荷電流がベース電流Ibの定電流に保持
され、この定電流に基づき、tg植銃のガンコイルの押
下げ機構等の機械的特性のばらつきで接合タイミングが
接合区間(iii)内で変動しても、負荷電流が安定に
接合の行える電流に保持され、スタッド(至)と母材α
9との接合が安定に行われる。
In addition, the welding section (i) immediately after the arc melting section (II)
In ii), the load current is maintained at a constant current of the base current Ib, and based on this constant current, the welding timing is determined within the welding section (iii) due to variations in mechanical properties such as the push-down mechanism of the gun coil of the TG implant gun. Even if the load current fluctuates, the load current is maintained at a current that allows stable bonding, and the stud (end) and base material α
9 is stably bonded.

ところで、アーク溶融区間(11)の負荷電流のパルス
変化は、デイノア°スイッチ(0を用いた基準信号Vr
efのレベル変化周期の可変設定により1例えば第4図
(b)のようにさらに高周波に設定することもできる。
By the way, the pulse change of the load current in the arc melting section (11) is determined by the reference signal Vr using the Deinoa switch (0).
By variable setting of the level change period of ef, it is also possible to set it to a higher frequency, for example, as shown in FIG. 4(b).

そして、基準信号のレベル変化周期の設定に基づき、ア
ーク溶融区間(11)の負荷電流のバ変化ス父化周波数
は、スタンドに)、母材Q1の材質等に応じてほぼ数十
田〜数iの範囲で任意に可変設定される。
Then, based on the setting of the level change period of the reference signal, the load current change frequency of the arc melting section (11) is approximately several dozen to several tens of degrees depending on the material of the base material Q1. It is arbitrarily set variably within the range of i.

このとき、パルス変化周波数が高くなる程、アークが集
中する。
At this time, the higher the pulse change frequency becomes, the more concentrated the arc becomes.

”! タ、 基準信号Vrefノ各vへyL/Va、V
a、Vbハ、 1[源(44a)〜(44c)のt圧可
父によって任意に可変設定され、とくに電源(44b)
、 (44c)を電圧可変し。
”! To each v of the reference signal Vref, yL/Va, V
a, Vb c, 1 [variably set arbitrarily by the t-pressure capacitor of the power source (44a) to (44c), especially the power source (44b)
, (44c) by varying the voltage.

基準信号Vrefのパルス期間jaのレベルvaトベー
ス期115tbのレベ/I/Vbとの比を可変してパル
ス電流Iaとベース電流Ibとの比率を調整することに
よシ、アークfgM区f!](ii)の入熱制御が−f
iF精度良く行える。
The arc fgM section f! ](ii) heat input control is -f
iF can be performed with high accuracy.

そして、1[源装置(1)がいわゆるスイッチング電源
で形成され、インバータ部(ハ)のトランジスタ(29
a)〜(29d)の高周波スイッチングのフィードバッ
ク制御によシ、負荷電流が基準信号Vrefに応じて広
範囲に連続的に安定かつ正確に変化するため、アーク溶
接用の直流が、第9図の従来の電源トランス(5)によ
シ小型、軽量な高周波トランス132′等を用い念小型
、軽量な共通のIf向の回路で形成される。
1 [source device (1) is formed by a so-called switching power supply, and the transistor (29) of the inverter section (c)
Due to the feedback control of high frequency switching in a) to (29d), the load current changes continuously, stably and accurately over a wide range according to the reference signal Vref, so that the DC for arc welding is The power supply transformer (5) is formed by a compact, lightweight, common If-direction circuit using a compact, lightweight high-frequency transformer 132' or the like.

しかも、トランジスタ(29a )〜(29(1)の高
周波スイッチングにより、商用交流電源(1)、アーク
長の変動に対して応答性よく負荷電流が補正制御され、
電源変動に基づ<fg接欠陥及びアーク侵父勧(負荷父
勤)に基づ<fg接高品質低下が防止される。
Moreover, by high-frequency switching of the transistors (29a) to (29(1)), the load current can be corrected and controlled with good responsiveness to fluctuations in the commercial AC power supply (1) and arc length.
This prevents deterioration of the fg connection quality due to power supply fluctuations and arc erosion (load failure).

ところで、インバータ部内等は第5図又は第6図に示す
ように構成してもよい。
By the way, the inside of the inverter section etc. may be configured as shown in FIG. 5 or FIG. 6.

そして、第5図の場合は、インバータ部(ハ)がスイッ
チング半導体としCの2個のトランジスタ(49a)、
 (49b)及U 2 fm LD :! ンテン+ 
(50a)、(50b) (Dハーフブリッジ構成で形
成されている。
In the case of FIG. 5, the inverter section (C) is a switching semiconductor, and two transistors C (49a),
(49b) and U 2 fm LD:! +
(50a), (50b) (Formed with a D half-bridge configuration.

また、第6図の場合は、インバータ部Gがスイソ’!−
7グ半m体としての2個のトランジスタ(51a)。
Also, in the case of Fig. 6, the inverter section G is in a constant state! −
Two transistors (51a) as a 7g and a half m body.

(51b)及び11i117)タイ、t−ド(52a)
、(52b) ノ26フオワード構成で形成きれるとと
もに、高周波トランス(3zがセンタタップのない1次
巻線(32a)’。
(51b) and 11i117) Thailand, t-do (52a)
, (52b) can be formed with a 26-forward configuration, and a high frequency transformer (3z is a primary winding (32a)' without a center tap).

2次巻線(32b)’で形成されている。It is formed by a secondary winding (32b)'.

(他の少施例) つぎに他の実施例について、第7図及び第8図を参照し
て説明する。
(Other Examples) Next, other examples will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

す。vinegar.

この発生部伽′は前記第1図の演算増幅回路咽の利得設
定用の抵抗(47・に並列に、積分平滑用のコンデンサ
脅を設けて形成される。
This generating section is formed by providing an integral smoothing capacitor in parallel with the gain setting resistor (47) of the operational amplifier circuit shown in FIG.

そして、コンデンサ峙の積分作用によシ、第8図(a)
 、 (b) 、 (c)に示すスイッチ(42a)、
 (42b)、 (42c)のスイッチングに基づく基
準信号Vrefは、同図(d)に示すように立上シ、立
下りのエツジが負荷電流のパルス変化を損ねない程度に
滑らかになる。
Then, due to the integral action across the capacitor, Fig. 8(a)
, the switch (42a) shown in (b) and (c),
The reference signal Vref based on the switching of (42b) and (42c) is made smooth to the extent that the rising and falling edges do not impair the pulse change of the load current, as shown in FIG. 4(d).

この基準信号Vrefの立上り、立下りのエツジの平滑
に基づき、負荷電流も第8図(d)と同様に変化して立
上り、立下シのエツジが滑らかになる。
Based on the smoothing of the rising and falling edges of the reference signal Vref, the load current also changes as shown in FIG. 8(d), and the rising and falling edges are smoothed.

そのため、とくに負荷電流がパルス変化するアーク溶融
区間(11)のアーク音等の騒音が第1図の場合よシ減
少し、@音の軽減を図ることもできる。
Therefore, noise such as arc sound especially in the arc melting section (11) where the load current changes in pulses is reduced compared to the case of FIG. 1, and the noise can also be reduced.

そして、駆艶制飢部(1)、基準信号発生部39等の構
成及び基準信号Vrefの各区間m、(ir)、(o:
)のレベル等は1両害施例に限定されるものではない。
The structure of the driving/reducing part (1), the reference signal generating part 39, etc., and each section m, (ir), (o) of the reference signal Vref:
) levels etc. are not limited to one example.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は1以上説明したように構成されているため、以
下に記載する効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it achieves the effects described below.

交流電源を入力側整流部で直流に父換し、この直流をイ
ンバータ部で高周波交流に父換し、高周波トランスを介
した高周波交流を出力側整流部で直流に戻してアーク溶
接用の直流を形成し、この直流をスタッドと母材との間
に供給するとともに。
AC power is converted to DC at the input side rectifier, this DC is converted to high frequency AC at the inverter, and the high frequency AC via the high frequency transformer is returned to DC at the output side rectifier to produce DC for arc welding. This direct current is supplied between the stud and the base metal.

電流検出器の負荷電流の検出信号が基準信号発生部の基
準信号に一致するように、駆動制御部を介してインバー
タ部の高周波スイッチングをフィードバック制御し、か
つ、アーク溶融区間に基準信号のレベル変化に基づき、
負荷電流を設定された周期でパルス状に変化したため、
小型、軽量なスイッチング電源構成の1つの回路により
、負荷電流を広範囲に安定に可変してアーク溶接用の直
流を形成することができる。
The high-frequency switching of the inverter section is feedback-controlled via the drive control section so that the load current detection signal of the current detector matches the reference signal of the reference signal generation section, and the level of the reference signal changes during the arc melting section. Based on
Because the load current changed in a pulsed manner at a set period,
A single circuit with a small and lightweight switching power supply configuration can stably vary the load current over a wide range to form direct current for arc welding.

し刀・も、アーク4虎区間の負荷電流のパルス変化に基
つき、溶融時のアークの集中性を向上するとともに入熱
を制御してスフノド、母材の材質等に応じた適切なfg
接を行わせることができる。
Also, based on the pulse change of the load current in the arc 4 section, it improves the concentration of the arc during melting and controls the heat input to achieve an appropriate fg according to the material of the base material, etc.
It is possible to make contact with

その上、高周波スイッチングのフィードパンク制御に基
づき、電源側及び負荷側のf動の1壷を防止して溶接の
安定性を高めることができる。
Moreover, based on the feed puncture control of high frequency switching, it is possible to prevent f-movement on the power supply side and the load side, thereby improving welding stability.

【図面の簡単な説明】 第1図ないし第8図は本発明のスタッド溶接用電源装置
の実施例を示し、第1図は19!施例の結線図、第2図
は第1図の一部の詳細な結線図、第3図(a)〜(d)
は第2図の(作説明用のタイミングチャート、第4図(
a) 、 (b)はそれぞれ第1図の負荷電流の波形図
、第5図、第6図はそれぞれインバータ部の他の例の結
線図、第7図は他の実施例の一部の詳細な結線図、第8
図(a)〜(d)は第7図の動作説明用のタイミングチ
ャート、第9図は従来例の結線図、第10図(a)〜(
f)はスタッド溶接の工程説明図、第11図は第9図の
負荷電流の波形図である。 (1)・・・商用交流電源、(至)・・スタッド、q9
・母材。 の・・・入力側整流部、@・・インバータ部、■・・・
駆動制例部、 (IZ・・・高周波トランス、c113
1・・出力側整流部。 Ll171・・電流検出器、(支)s 、 o9′・・
・基準信号発生部。
[Brief Description of the Drawings] Figures 1 to 8 show embodiments of the stud welding power supply device of the present invention, and Figure 1 shows 19! Example wiring diagram, Figure 2 is a detailed wiring diagram of a part of Figure 1, Figures 3 (a) to (d)
are shown in Fig. 2 (timing chart for operation explanation) and Fig. 4 (
a) and (b) are waveform diagrams of the load current in Figure 1, Figures 5 and 6 are connection diagrams of other examples of the inverter section, and Figure 7 is a part of details of another example. Connection diagram, No. 8
Figures (a) to (d) are timing charts for explaining the operation of Figure 7, Figure 9 is a connection diagram of the conventional example, and Figures 10 (a) to (
f) is a process explanatory diagram of stud welding, and FIG. 11 is a waveform diagram of the load current in FIG. 9. (1)...Commercial AC power supply, (to)...Stud, q9
・Base material. ...Input side rectifier section, @...Inverter section, ■...
Drive control section, (IZ...high frequency transformer, c113
1...Output side rectifier. Ll171...Current detector, (support) s, o9'...
・Reference signal generation section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)スタッドと母材との間にアーク溶接用の直流を供
給するスタッド溶接用電源装置において、交流電源を整
流する入力側整流部と、 複数のスイッチング半導体の高周波スイッチングにより
前記入力側整流部の出力を高周波交流に変換して高周波
トランスの1次側に供給するインバータ部と、 前記高周波トランスの2次側の出力を整流して前記アー
ク溶接用の直流を形成する出力側整流部と、 前記アーク溶接用の直流に基づき前記スタッド、前記母
材を流れる負荷電流を検出する電流検出器と、 出力制御用の基準信号として前記スタッド、前記母材の
アーク溶融区間に設定された周期で小電流のベース期間
と大電流のパルス期間のレベルに交互に変化する信号を
発生する基準信号発生部と、前記電流検出器の検出信号
と前記基準信号とを比較し、前記検出信号が前記基準信
号に一致するように前記高周波スイッチングをフィード
バック制御する駆動制御部と を備えたことを特徴とするスタッド溶接用電源装置。
(1) In a stud welding power supply device that supplies DC for arc welding between a stud and a base metal, the input side rectifier section rectifies the AC power source, and the input side rectifier section uses high frequency switching of a plurality of switching semiconductors. an inverter section that converts the output of the high-frequency transformer into a high-frequency alternating current and supplies it to the primary side of the high-frequency transformer; an output-side rectifier section that rectifies the output of the secondary side of the high-frequency transformer to form the direct current for the arc welding; a current detector that detects the load current flowing through the stud and the base metal based on the DC for the arc welding; a reference signal generating section that generates a signal that alternately changes in level between a current base period and a large current pulse period, and compares a detection signal of the current detector with the reference signal, and compares the detection signal with the reference signal. 1. A power supply device for stud welding, comprising: a drive control section that feedback-controls the high frequency switching so as to match the above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04118175A (en) * 1990-09-04 1992-04-20 Nippon Sutatsudouerudeingu Kk Inverter type stud welding power unit
US7893382B2 (en) * 2003-06-04 2011-02-22 Illionois Tool Works Inc. Stud welder

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