JPH0474112B2 - - Google Patents
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- JPH0474112B2 JPH0474112B2 JP58079997A JP7999783A JPH0474112B2 JP H0474112 B2 JPH0474112 B2 JP H0474112B2 JP 58079997 A JP58079997 A JP 58079997A JP 7999783 A JP7999783 A JP 7999783A JP H0474112 B2 JPH0474112 B2 JP H0474112B2
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- Japan
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- welding
- power
- current
- transistor circuit
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/09—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
- B23K9/091—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
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- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Cable Accessories (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はガスシールドアーク溶接用インパルス
溶接装置に関し、特に直流電源から供給され、パ
ワートランジスタを有し、インパルス発生器によ
つて制御されるトランジスタ回路を有し、それに
よつて溶接棒が、低電流レベルと高電流レベルと
の間でインパルス巾を変えるような溶接電流を供
給されるガスシールドアーク溶接用インパルス溶
接装置に関する。
溶接装置に関し、特に直流電源から供給され、パ
ワートランジスタを有し、インパルス発生器によ
つて制御されるトランジスタ回路を有し、それに
よつて溶接棒が、低電流レベルと高電流レベルと
の間でインパルス巾を変えるような溶接電流を供
給されるガスシールドアーク溶接用インパルス溶
接装置に関する。
ガスシールドアーク溶接は直流或は脈動電流の
いずれかを用いて達成される。脈動電流による溶
接は電力消費が少なくてすむ利点を有するが、イ
ンパルス休止間、電流が完全に切れるのではな
く、低アンペアの電流を保ちながら流れているの
で、被加工材と溶接棒の間に存するアークが休ま
らないということに注意しなければならない。イ
ンパルス溶接中の電流インパルスは25Hzから100
Hzの間の繰返し周波数を有する。接続されるべき
電流の強さは約600から700アンペアである。イン
パルス休止間、およそ100アンペアの間隔電流が
流れる。原則的には、インパルス発生用のパワー
スイツチとしてはサイリスタを用いる。しかしな
がら、そのように高いパワーレベルで回路に適す
るサイリスタは、方形インパルス波形が丸められ
ることによつて、スイツチング・ヘジテイシヨン
を起す。後縁が急勾配のインパルスをもつた方形
インパルスはアーク保持に必要である。この方形
インパルス発生にはサイリスタよりも早い開閉動
作をするトランジスタが適する。並列に接続され
た多数のパワートランジスタが既知のインパルス
溶接装置で用いられている。これらのトランジス
タはインパルスソースで同期的に制御され、且つ
高導電率の状態と低導電率の状態の間で交互に切
り換えられる。低導電率の状態においては、約
100アンペアの間隔電流が、トランジスタ回路及
びアークを通つて流れる。これに対して高導電率
の状態においては、インパルス電流は約700アン
ペアである。この脈動電流の強度は一般に直流電
源電圧で決定される。その直流電源にはトランジ
スタからの直列接続とアークからの直列接続がつ
ながれている。高電流レベルにおいて、トランジ
スタは完全に導電しているのでほんの僅かのパワ
ーロスがあるだけである。他方低電流レベルで
は、トランジスタは部分的に導電している状態に
切り換えられる。この状態ではパワートランジス
タは高電圧下にあり、同時にそれを通つて充電電
流が流れる。このことは、トランジスタが相対的
に高いパワーロスを有し、且つかなりな温度に熱
せられることを意味する。したがつて、既知のイ
ンパルス溶接装置のトランジスタ回路は大量の冷
却水を必要とする。
いずれかを用いて達成される。脈動電流による溶
接は電力消費が少なくてすむ利点を有するが、イ
ンパルス休止間、電流が完全に切れるのではな
く、低アンペアの電流を保ちながら流れているの
で、被加工材と溶接棒の間に存するアークが休ま
らないということに注意しなければならない。イ
ンパルス溶接中の電流インパルスは25Hzから100
Hzの間の繰返し周波数を有する。接続されるべき
電流の強さは約600から700アンペアである。イン
パルス休止間、およそ100アンペアの間隔電流が
流れる。原則的には、インパルス発生用のパワー
スイツチとしてはサイリスタを用いる。しかしな
がら、そのように高いパワーレベルで回路に適す
るサイリスタは、方形インパルス波形が丸められ
ることによつて、スイツチング・ヘジテイシヨン
を起す。後縁が急勾配のインパルスをもつた方形
インパルスはアーク保持に必要である。この方形
インパルス発生にはサイリスタよりも早い開閉動
作をするトランジスタが適する。並列に接続され
た多数のパワートランジスタが既知のインパルス
溶接装置で用いられている。これらのトランジス
タはインパルスソースで同期的に制御され、且つ
高導電率の状態と低導電率の状態の間で交互に切
り換えられる。低導電率の状態においては、約
100アンペアの間隔電流が、トランジスタ回路及
びアークを通つて流れる。これに対して高導電率
の状態においては、インパルス電流は約700アン
ペアである。この脈動電流の強度は一般に直流電
源電圧で決定される。その直流電源にはトランジ
スタからの直列接続とアークからの直列接続がつ
ながれている。高電流レベルにおいて、トランジ
スタは完全に導電しているのでほんの僅かのパワ
ーロスがあるだけである。他方低電流レベルで
は、トランジスタは部分的に導電している状態に
切り換えられる。この状態ではパワートランジス
タは高電圧下にあり、同時にそれを通つて充電電
流が流れる。このことは、トランジスタが相対的
に高いパワーロスを有し、且つかなりな温度に熱
せられることを意味する。したがつて、既知のイ
ンパルス溶接装置のトランジスタ回路は大量の冷
却水を必要とする。
パワートランジスタの高いパワーロスは、既知
のインパルス溶接装置が大変重く且高価であるよ
うに設計され、又、脈動要素が常に直流供給要素
と構造的に一体となる結果となる。特に、その直
流溶接システムもインパルス溶接に用いられ得る
ために、直流溶接システムに接続して操作される
ような付属装置は何もない。
のインパルス溶接装置が大変重く且高価であるよ
うに設計され、又、脈動要素が常に直流供給要素
と構造的に一体となる結果となる。特に、その直
流溶接システムもインパルス溶接に用いられ得る
ために、直流溶接システムに接続して操作される
ような付属装置は何もない。
溶接回路に機械的なスイツチ又は限流抵抗が並
列に接続されている整流子を接続することによつ
てインパルス溶接電流を発生させることも知られ
ている（IEEE Transactions on Industry and
General Applications、Vol.IGA−２、No.３、
May／June1966、p.225−227）。
列に接続されている整流子を接続することによつ
てインパルス溶接電流を発生させることも知られ
ている（IEEE Transactions on Industry and
General Applications、Vol.IGA−２、No.３、
May／June1966、p.225−227）。
結局、溶接回路に直列接続されるスイツチイン
グトランジスタ及び第１のインダクタンスを含む
直列電流パス及びこれに並列接続される限流抵抗
及び第２のインダクタンスを含む並列電流パスを
有するインパルス溶接装置（JA−Ａ−75−
19163）が知られている。電流トランジスタはパ
ルス発生器によつてオン及びオフ状態に周期的に
切り換えられる。結果として生じる溶接電流はイ
ンダクタンスによつて次第に消えるようなパルス
列によつて形成される。特に溶接パルスの後縁の
スロープにおいては、形成された電流の流入によ
り溶接アークの中断を起すことがある。
グトランジスタ及び第１のインダクタンスを含む
直列電流パス及びこれに並列接続される限流抵抗
及び第２のインダクタンスを含む並列電流パスを
有するインパルス溶接装置（JA−Ａ−75−
19163）が知られている。電流トランジスタはパ
ルス発生器によつてオン及びオフ状態に周期的に
切り換えられる。結果として生じる溶接電流はイ
ンダクタンスによつて次第に消えるようなパルス
列によつて形成される。特に溶接パルスの後縁の
スロープにおいては、形成された電流の流入によ
り溶接アークの中断を起すことがある。
したがつて、本発明の目的は、改良型インパル
ス溶接装置を提供することである。
ス溶接装置を提供することである。
さらに、本発明の第２の目的は、従来のインパ
ルス溶接装置の電力消費よりも著しく少くてすむ
トランジスタ回路を有するインパルス溶接装置を
提供することである。
ルス溶接装置の電力消費よりも著しく少くてすむ
トランジスタ回路を有するインパルス溶接装置を
提供することである。
本発明の第３の目的は、溶接パルスの後縁部で
溶接アークの中断が発生しないことを保証し、溶
接材滴が適切にできることを保証するインパルス
溶接装置を提供することである。
溶接アークの中断が発生しないことを保証し、溶
接材滴が適切にできることを保証するインパルス
溶接装置を提供することである。
本発明の第４の目的は、トランジスタ回路の冷
却のための消費を減じるようなインパルス溶接装
置を提供することである。
却のための消費を減じるようなインパルス溶接装
置を提供することである。
上記の目的を達成するため本発明によれば溶接
棒と、直流電源と、該直流電源によつて電力が供
給される複数のパワートランジスタを含みアーク
溶接電流を与えるための前記溶接棒に接続される
トランジスタ回路を有する第１の電流パスと、大
振巾及び小振巾を有する脈動アーク溶接電流が前
記溶接棒に供給されるように低導通状態と高導通
状態の間で前記トランジスタ回路のパワートラン
ジスタを周期的に働かせるためのインパルス発生
器と、無視しうる誘導抵抗を有し、前記多数のパ
ワートランジスタに並列に接続され且つ前記直流
電源と上記溶接棒に直列に接続されている少なく
とも１つの実質的に純粋な抵抗から成る第２の電
流パスとを有し、前記第１の電流パスと前記第２
の電流パスが実際の誘導リアクタンスから自由
で、それによつて前記脈動アーク溶接電流の前記
小振巾電流が少くとも前記トランジスタの多数が
低導通状態にある時は前記抵抗を通過するよう
な、ガスシールドアーク溶接に適するインパルス
溶接装置が提供される。好ましくは、前記インパ
ルス発生器、トランジスタ回路及び抵抗は分離し
て構成され前記直流電源に接続される構成を有す
る。
棒と、直流電源と、該直流電源によつて電力が供
給される複数のパワートランジスタを含みアーク
溶接電流を与えるための前記溶接棒に接続される
トランジスタ回路を有する第１の電流パスと、大
振巾及び小振巾を有する脈動アーク溶接電流が前
記溶接棒に供給されるように低導通状態と高導通
状態の間で前記トランジスタ回路のパワートラン
ジスタを周期的に働かせるためのインパルス発生
器と、無視しうる誘導抵抗を有し、前記多数のパ
ワートランジスタに並列に接続され且つ前記直流
電源と上記溶接棒に直列に接続されている少なく
とも１つの実質的に純粋な抵抗から成る第２の電
流パスとを有し、前記第１の電流パスと前記第２
の電流パスが実際の誘導リアクタンスから自由
で、それによつて前記脈動アーク溶接電流の前記
小振巾電流が少くとも前記トランジスタの多数が
低導通状態にある時は前記抵抗を通過するよう
な、ガスシールドアーク溶接に適するインパルス
溶接装置が提供される。好ましくは、前記インパ
ルス発生器、トランジスタ回路及び抵抗は分離し
て構成され前記直流電源に接続される構成を有す
る。
本発明の目的、特徴及び利点は添付図面を参照
しつつ以下に示す実施例の詳細な説明から明らか
となる。
しつつ以下に示す実施例の詳細な説明から明らか
となる。
本発明によれば、トランジスタ回路のパワート
ランジスタは、溶接電流のより低い値で非導通状
態におかれており、又、低い電流値に応じた値を
有する電流を常時通する少くとも１個の抵抗がパ
ワートランジスタに並列に接続されている。
ランジスタは、溶接電流のより低い値で非導通状
態におかれており、又、低い電流値に応じた値を
有する電流を常時通する少くとも１個の抵抗がパ
ワートランジスタに並列に接続されている。
本発明にもとずくインパルス溶接装置において
は、パワートランジスタは間隔電流が低電流値で
流れているインパルス休止間は非導通状態におか
れている。このようにして、非導通状態と導通状
態の間だけ切り換えられるスイツチングトランジ
スタを用いることが可能である。インパルス発生
中、パワートランジスタの電流は間隔電流に付加
される。パワートランジスタはインパルス休止中
に非導通状態に切り換えられるので、電流はパワ
ートランジスタを通るきわめて小さな残留電流の
みとなる。従つて非導通状態におけるパワーロス
はきわめて小さい。従つて、パワートランジスタ
は何ら水冷却を必要とせず、空気冷却だけで十分
である。このことは、インパルス溶接装置のイン
パルス発生部がきわめて小さく作られ、直流電源
の付加装置として比較的軽量に作ることが可能で
あるという結果を生ずる。このようにして、従来
の直流溶接システムがインパルス溶接用に使われ
るためには付加装置を装着すれば良い。この目的
のため、本発明の実施例によれば、インパルス発
生器、トランジスタ回路、抵抗体及び選択的にコ
ンデンサを有する装置が直流電源に接続される。
は、パワートランジスタは間隔電流が低電流値で
流れているインパルス休止間は非導通状態におか
れている。このようにして、非導通状態と導通状
態の間だけ切り換えられるスイツチングトランジ
スタを用いることが可能である。インパルス発生
中、パワートランジスタの電流は間隔電流に付加
される。パワートランジスタはインパルス休止中
に非導通状態に切り換えられるので、電流はパワ
ートランジスタを通るきわめて小さな残留電流の
みとなる。従つて非導通状態におけるパワーロス
はきわめて小さい。従つて、パワートランジスタ
は何ら水冷却を必要とせず、空気冷却だけで十分
である。このことは、インパルス溶接装置のイン
パルス発生部がきわめて小さく作られ、直流電源
の付加装置として比較的軽量に作ることが可能で
あるという結果を生ずる。このようにして、従来
の直流溶接システムがインパルス溶接用に使われ
るためには付加装置を装着すれば良い。この目的
のため、本発明の実施例によれば、インパルス発
生器、トランジスタ回路、抵抗体及び選択的にコ
ンデンサを有する装置が直流電源に接続される。
トランジスタ回路で発生する電流インパルスが
方形状を保持するために、トランジスタ回路に並
列に接続される抵抗が純粋な抵抗であることが重
要である。高電流強度の故に、特に抵抗のインダ
クタンス要素がインパルスの形状に関して不利な
影響を与える。従つて抵抗体は多数の相互に反対
方向に巻かれる巻線部に分けられるべきであり、
これにより単一線部のインダクタンスは相殺され
る。
方形状を保持するために、トランジスタ回路に並
列に接続される抵抗が純粋な抵抗であることが重
要である。高電流強度の故に、特に抵抗のインダ
クタンス要素がインパルスの形状に関して不利な
影響を与える。従つて抵抗体は多数の相互に反対
方向に巻かれる巻線部に分けられるべきであり、
これにより単一線部のインダクタンスは相殺され
る。
トランジスタ回路が作動されるインパルス繰り
返し周波数及びインパルスの発生対休止比は、ア
ークが休むことなく、多量の炭酸ガス（CO2）と
少量の不活性ガスを含むシールドガスでの作業を
可能にするように適当に調整される。
返し周波数及びインパルスの発生対休止比は、ア
ークが休むことなく、多量の炭酸ガス（CO2）と
少量の不活性ガスを含むシールドガスでの作業を
可能にするように適当に調整される。
以下本発明を添付図面の実施例について詳細に
説明する。
説明する。
第１図によれば、直流電源１０は変圧器（図示
せず）とブリツジ整流器１１を有しこれには交流
が供給される。直流電源１０は一定の直流電圧を
出力する。この直流電源は通常のタイプの直流電
源で足りる。
せず）とブリツジ整流器１１を有しこれには交流
が供給される。直流電源１０は一定の直流電圧を
出力する。この直流電源は通常のタイプの直流電
源で足りる。
パルス状の溶接電流を形成する溶接電流形成回
路１２が直流電源１０の出力に接続されプラス端
子１４とマイナス端子１５の間に、電流を平滑に
するためにコンデンサ１３を有する。プラス端子
１４は被溶接材１６に接続される。一方、マイナ
ス端子１５はパワートランジスタ１７１，１７２
のエミツタに接続される。トランジスタ回路１７
は並列接続された多数のパワートランジスタを有
するのであるが、図には２個のパワートランジス
タ１７１，１７２だけが示されている。全べての
パワートランジスタのコレクタが相互に接続され
溶接棒１８に接続される。パワートランジスタ１
７１，１７２のベースは増幅器１９を介してイン
パルス発生器２０によつて動作する。インパルス
発生器２０は、繰り返し周波数が50〜300Hzのイ
ンパルスを選択可能に発生する。パワートランジ
スタ１７１，１７２はインパルスによつて導通状
態に切り換えられる一方で、インパルス休止中は
パワートランジスタは完全に非導通状態になる。
非導通状態の場合にも必要なことは、パワートラ
ンジスタのベースに電圧が加わることである。こ
の電圧はエミツタに加わるマイナス電圧以下であ
り、高くても、エミツタの電圧に等しい程度であ
る。
路１２が直流電源１０の出力に接続されプラス端
子１４とマイナス端子１５の間に、電流を平滑に
するためにコンデンサ１３を有する。プラス端子
１４は被溶接材１６に接続される。一方、マイナ
ス端子１５はパワートランジスタ１７１，１７２
のエミツタに接続される。トランジスタ回路１７
は並列接続された多数のパワートランジスタを有
するのであるが、図には２個のパワートランジス
タ１７１，１７２だけが示されている。全べての
パワートランジスタのコレクタが相互に接続され
溶接棒１８に接続される。パワートランジスタ１
７１，１７２のベースは増幅器１９を介してイン
パルス発生器２０によつて動作する。インパルス
発生器２０は、繰り返し周波数が50〜300Hzのイ
ンパルスを選択可能に発生する。パワートランジ
スタ１７１，１７２はインパルスによつて導通状
態に切り換えられる一方で、インパルス休止中は
パワートランジスタは完全に非導通状態になる。
非導通状態の場合にも必要なことは、パワートラ
ンジスタのベースに電圧が加わることである。こ
の電圧はエミツタに加わるマイナス電圧以下であ
り、高くても、エミツタの電圧に等しい程度であ
る。
抵抗２１がパワートランジスタ１７１，１７２
に並列に接続される。この抵抗２１は一方がエミ
ツタに、他方はパワートランジスタのコレクタに
接続される。この抵抗は二重巻コイルを有してお
り、例えば0.4オームの抵抗値である。この抵抗
２１は溶接棒１８と被溶接材１６との間でできる
アーク及び端子１４と１５と直列に接続されるの
で、アークが発生している間は抵抗２１を通して
電流が一定に流れる。この電流の強度は100アン
ペア程度である。
に並列に接続される。この抵抗２１は一方がエミ
ツタに、他方はパワートランジスタのコレクタに
接続される。この抵抗は二重巻コイルを有してお
り、例えば0.4オームの抵抗値である。この抵抗
２１は溶接棒１８と被溶接材１６との間でできる
アーク及び端子１４と１５と直列に接続されるの
で、アークが発生している間は抵抗２１を通して
電流が一定に流れる。この電流の強度は100アン
ペア程度である。
抵抗２１の値は、インパルス休止間に流れる間
隔電流強度を変えるために、段階的に変えること
ができる。
隔電流強度を変えるために、段階的に変えること
ができる。
第２図は時間ｔの関数としての溶接電流を示
す。この図によれば100Aの間隔電流が、インパ
ルス休止間即ちパワートランジスタが非導通状態
にあるとき、流れる。インパルス発生中即ちパワ
ートランジスタの導通状態のときは、溶接電流の
全電流強度は600アンペアまで増加する。
す。この図によれば100Aの間隔電流が、インパ
ルス休止間即ちパワートランジスタが非導通状態
にあるとき、流れる。インパルス発生中即ちパワ
ートランジスタの導通状態のときは、溶接電流の
全電流強度は600アンペアまで増加する。
第１図は本発明によるインパルス溶接装置の回
路図、第２図は溶接電流の値を示すグラフであ
る。 １０……直流電源、１１……ブリツジ整流器、
１２……溶接電流形成回路、１３……コンデン
サ、１４，１５……端子、１６……被溶接材、１
７……トランジスタ回路、１７１，１７２……パ
ワートランジスタ、１８……溶接棒、２０……イ
ンパルス発生器。
路図、第２図は溶接電流の値を示すグラフであ
る。 １０……直流電源、１１……ブリツジ整流器、
１２……溶接電流形成回路、１３……コンデン
サ、１４，１５……端子、１６……被溶接材、１
７……トランジスタ回路、１７１，１７２……パ
ワートランジスタ、１８……溶接棒、２０……イ
ンパルス発生器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 溶接棒と、 直流電源によつて電力が供給され、アーク溶接
電流を与えるために前記溶接棒に接続される複数
のパワートランジスタから成るトランジスタ回路
を有する第１の電流パスと、 前記トランジスタ回路の複数のパワートランジ
スタを非導通状態と導通状態の間で周期的に作動
させ、前記導通状態の時、大振幅のアーク溶接電
流を前記溶接棒に供給するインパルス発生器と、 前記複数のパワートランジスタに並列に接続さ
れるとともに、前記直流電源及び前記溶接棒に直
列に接続される少なくとも１つの抵抗器を持ち、
前記パワートランジスタが非導通状態の時、小振
幅のアーク溶接電流を前記溶接棒に供給する第２
の電流パスと を具備するガスシールドアーク溶接用インパルス
溶接装置において、 前記抵抗器は、相互に反対方向に巻かれる少な
くとも１対の巻線部から成り、誘導リアクタンス
が無視できる実質的に純粋な抵抗器であることを
特徴とするガスシールドアーク溶接用インパルス
溶接装置。 ２ 前記インパルス発生器、トランジスタ回路及
び抵抗器は前記直流電源とは別体の装置内に設け
られる特許請求の範囲第１項記載のインパルス溶
接装置。 ３ 前記直流電源とは別体の装置はさらに、前記
直流電源と並列に接続される少なくとも１個のコ
ンデンサを有する特許請求の範囲第２項記載のイ
ンパルス溶接装置。 ４ 前記直流電源と並列に接続される少なくとも
１個のコンデンサをさらに具える特許請求の範囲
第１項記載のインパルス溶接装置。 ５ 前記トランジスタ回路の前記複数のパワート
ランジスタは並列に接続されている特許請求の範
囲第１項記載のインパルス溶接装置。 ６ 前記トランジスタ回路の前記複数のパワート
ランジスタは並列に接続されている特許請求の範
囲第４項記載のインパルス溶接装置。 ７ 前記複数のトランジスタのエミツタは前記直
流電源の１極に接続され、コレクタは前記溶接棒
に接続される特許請求の範囲第１項記載のインパ
ルス溶接装置。
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