JPH06315769A - 電気溶接機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単位時間当りの溶接回数能力を高めるとと
も、溶接作業の迅速化、及び溶接時の発熱を抑制し、電
極支持部の温度上昇を抑制する。 【構成】 交流電源が入力される電源プラグ５、溶接電
流を生成するトランス３６、このトランス３６への電力
供給をオン．オフ制御するトライアック３７および放電
信号発生手段３１を有する。放電信号発生手段３１は、
可変抵抗器４９で定された時間Ｔ２だけトライアック３
７をオンさせ、溶接を行なう。放電信号発生手段３１か
らのトリガ状の放電信号は、ドライブ回路４３、放電信
号変換部４５を介してトライアック３７のゲート端子３
７１に送出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、商用交流電源から大電
流を生成し、この大電流を放電して溶接を行なう電気溶
接機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、高い寸法精度が要求される樹脂成
形用の金型等において、キャビティー面に肉盛り等の補
修を施すための溶接作業を行なうと、溶接時に発生する
熱により、金型の溶接個所あるいはこの近傍に変形や歪
が発生することがあり、この結果、かかる金型で生産さ
れた成形品の表面にふくらみを生じさせる等の不都合を
発生させることがあった。このため、精度が要求される
金属加工物等に対する各種の補修作業には所要出力の電
気溶接機を使用して、大量の熱の発生を抑制していた。

【０００３】かかる補修のための溶接作業は、従来、溶
接の対象となる母材に金属粉や極めて小径の鋼球等を油
脂等でドロ状にしたペイストと呼ばれる媒体を載せ、溶
接用の電極をこのペイスト中に挿入して電流を流すこと
により発熱する抵抗熱で行なっていた。このような溶接
方法では、電極と母材との間に大電流を流す必要があ
り、このための溶接機としてはスライダック，昇圧トラ
ンス以後の直流電源から、一旦大容量のコンデンサに電
流を充電しておき、その後電磁開閉器、出力トランス等
を介して一度に放電して大電流を得るものが使用されて
いた。

【０００４】即ち、コンデンサに電流が充電された後、
母材上のペイスト中に電極を挿入し、母材に対する電極
の位置を確定した後、足でフットスイッチを踏むことに
よりリレーを動作させて上記電磁開閉器を閉成し、コン
デンサの電荷を一機に放電させて溶接電流を流し、その
後再び充電を開始させ、この間にペイストと電極をわず
かに移動させて、電極の次の位置を確定し、しかもコン
デンサの充電が完了していれば、再度フットスイッチを
踏むことにより溶接作業を行っていた。そして、前述し
た肉盛り作業等においては、電極をわずかに移動しなが
ら、このような溶接作業を長時間繰返し行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】また、出願人は上記し
たフットスイッチで溶接を開始する手動モードでの溶接
作業の他、充電完了毎に電極と母材との接触を検出して
溶接開始を可能とする自動モードを設けた溶接機を検討
したが、この場合も前述同様充電のための待ち時間が必
要となり、作業能率の向上が果たせなかった。

【０００６】そして、コンデンサ充電方式を採用してい
るため、その周辺回路部品としては、昇圧トランス、ス
ライダック等が必要となり、小型化の要請に反してい
た。

【０００７】また、長時間の溶接作業で電極の温度が徐
々に上昇することにより、これを支持する電極支持部の
温度も上昇してしまい、この電極支持部の近傍を握って
作業するオペレータに不快感を与え、操作性としても理
想的ではなかった。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、溶接機の単位時間当りの溶接可能な回数を増大
させることによる溶接作業の迅速化を可能とし、乃至は
溶接時の発生熱の抑制、また電極や電極支持部等の温度
上昇の抑制を可能にする電気溶接機を提供することを目
的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
１次側が商用交流電源に接続可能なトランスと、２次側
に直列接続され、前記トランス出力を受けて先端から放
電を行う電極と、前記電極を支持する電極支持部と、溶
接指示に応じて所定時間だけ放電信号を出力する放電制
御手段と、前記商用交流電源と前記電極間であって前記
トランスに直列接続され、前記放電制御手段からの放電
信号により閉成する開閉手段とを備えたものである。

【００１０】請求項２に係る発明は、前記開閉手段とし
て双方向制御整流素子を備えたものである。

【００１１】請求項３に係る発明は、前記放電制御手段
は、母材と前記電極との接触を検出する接触検出手段
と、前記接触検出手段が母材と電極との接触を検出した
信号を出力すると、所定時間だけ前記開閉手段に前記放
電信号を出力する放電信号発生手段とを備えたものであ
る。

【００１２】請求項４に係る発明は、前記所定時間を設
定する放電時間設定手段を備えたものである。

【００１３】請求項５に係る発明は、前記接触検出手段
は母材と電極との接触が予め設定された時間を越えたと
き、前記放電信号発生手段に接触検出信号を出力するも
のとした。

【００１４】請求項６に係る発明は、前記電極支持部は
前記電極の先端側へ向けて気体流通路が貫通形成されて
おり、圧縮気体源からの気体を供給する気体供給手段か
ら前記気体流通路を介して圧縮気体が前記電極に噴射さ
れるようになされたものである。

【００１５】請求項７に係る発明は、前記電極支持部は
前記気体流通路からの噴射気体を前記電極の先端方向へ
向ける噴射口を有するとともに、前記噴射口に対向して
放熱部材が形成されているものである。

【００１６】請求項８に係る発明は、更に、１次側が商
用交流電源に接続可能な第２トランスと、前記第２トラ
ンスの２次側に接続された整流手段と、整流出力をスイ
ッチングするスイッチング手段と、前記スイッチング手
段の出力を受けて先端から放電を行う溶接棒と、前記溶
接棒を支持する溶接棒支持部と、放電信号を出力し、そ
の出力時間だけ前記スイッチング手段をオンさせる放電
制御手段と、前記放電信号の出力時間と休止時間とを設
定する時間設定手段と、前記商用交流電源を前記トラン
スと前記第２トランスとに選択的に切り換え接続する切
換スイッチとを設けたものである。

【００１７】

【作用】上記請求項１の発明によれば、前記放電制御手
段からの放電信号により開閉手段が所定時間だけ閉成さ
れると、その都度商用交流電源からトランスを介して溶
接電流がこの所定時間だけ電極から放電され、連続的放
電が行なえると共に、溶接時の過大な発熱が抑制され
る。

【００１８】上記請求項２の発明によれば、双方向制御
整流素子により電極と商用交流電源との間の開閉が切換
制御される。

【００１９】請求項３の発明によれば、前記接触検出手
段から母材と電極との接触を検出した信号が出力される
と、放電信号発生手段が所定時間だけ開閉手段を閉成し
て溶接が行なわれる。

【００２０】請求項４の発明によれば、放電時間設定手
段により放電時間の調整が行なえる。

【００２１】請求項５の発明によれば、電極と母材との
接触が予め設定された時間を越えると、放電信号発生手
段から放電信号が出力される。これにより、母材に対す
る電極位置が確定してから、放電が開始される。

【００２２】請求項６の発明によれば、圧縮気体源から
供給された圧縮気体は、電極支持部内の気体流通路に供
給されて電極側に噴射される。これにより、電極や電極
支持部の放熱が促進される。

【００２３】請求項７の発明によれば、噴射口からの圧
縮気体は放熱部材に噴射されるので放熱が促進されると
共に、電極先端方向への噴射が遮られるので母材上のペ
イスト等を吹き散らすことがなくなる。

【００２４】請求項８の発明によれば、切換スイッチに
より商用交流電源が第２トランス側に接続されると、整
流後の直流電流が時間設定手段で設定された時間だけオ
ンして溶接棒に、その間、溶接電流が放電される。ま
た、時間設定手段により通電と通電との間の休止時間も
設定され、溶接が所要の間隔周期で行われる。

【００２５】

【実施例】本発明に係る電気溶接機について、図１〜図
３を用いて説明する。図１は前方斜視図、図２は後方斜
視図、図３は内部ブロック構成図である。

【００２６】まず、図１，２に示すように本発明に係る
電気溶接機は、溶接動作の制御と溶接電流の生成を行な
う本体１、把持部２、手動モード時に電気溶接機の起動
を行なうフットスイッチ３、圧縮気体源に接続される気
体供給口４、及び商用交流電源に接続される電源プラグ
５等で構成されている。そして、この本体１のフロント
パネル６の下部には、電極ターミナル７、母材ターミナ
ル８、ホース接続口９、コネクタ１０等が設けられてい
る。この電極ターミナル７と把持部２間には電極ケーブ
ル１１が接続され、一方、母材ターミナル８と溶接対象
である金型等の母材１４には母材ケーブル１２が接続さ
れ、これら電極ケーブル１１と母材ケーブル１２とによ
り溶接電流の供給ループが形成されている。また、ホー
ス接続口９には把持部２側に圧縮気体を供給するホース
１３が接続され、コネクタ１０にはフットスイッチ３が
接続されている。

【００２７】一方、本体１のリアパネル１５には図２に
示すように、電源プラグ５と気体供給口４とが設けられ
ており、気体供給口４は圧縮空気等を生成する図外の圧
縮気体源に接続され、電源プラグ５はＡＣ１１０Ｖ又は
ＡＣ２２０Ｖ等の商用交流電源に接続されている。

【００２８】本体１の内部には、図３に示すように放電
制御手段３０が備えられており、この放電制御手段３０
は溶接動作を行なわす放電信号を出力する放電信号発生
手段３１と、この放電信号発生手段３１に対する各種の
入出力信号を生成する複数の回路及び部材とから構成さ
れている。

【００２９】放電信号発生手段３１は内部にマイコンを
有し、各回路からの入力信号に基づいて信号処理を施
し、後述のドライブ回路４３へ放電信号を出力するもの
である。

【００３０】電源スイッチ３３はフロントパネル６に取
り付けられ、電源プラグ５からの交流電源の放電制御手
段３０への供給，遮断を切り換えるものである。接点３
４は、前述の気体供給口４からの圧縮空気の供給が有る
場合にオンする圧力スイッチ１４４（図７参照）の接点
であって、交流電源ラインに介設されている。

【００３１】ＡＣサイクル同期回路３５は、後述するト
ライアック３７のオンタイミングのための信号、即ち交
流電圧のゼロクロスのタイミングに同期した信号を生成
するものである。

【００３２】トランス３６は、その一次側がトライアッ
ク３７を介して、接点３４を通して入力される交流電源
に接続され、一方、２次側はその両端が電極ターミナル
７と母材ターミナル８とにそれぞれ接続されている。こ
のトランス３６は、降圧トランスで所要の溶接電流が得
られる巻線数比に設定されている。前記双方向制御整流
素子として例えばトライアックを用い、このトライアッ
ク３７は、トランス３６の１次側に介設されており、そ
のゲート端子３７１にトリガとしての後述の放電信号が
入力されることにより、交流電源とトランス３６間の接
続，遮断を切り換え制御するものである。

【００３３】把持部２の先端部には放電を行なうための
電極２３０が電極支持部材２１０（図５参照）に交換可
能に取り付けられている。そして、溶接時には、この電
極２３０から溶接電流が母材１４に流れることにより溶
接が行なわれるようになっている。

【００３４】また、トランス３６の２次側には電極２３
０と母材１４との接触を検出する接触検出手段が、該手
段の保護上用いることが好ましいリレー接点３８を介し
て接続されている。この接触検出手段は、検出用信号と
しての高周波信号を発振し、出力する発振回路３９、こ
の検出用信号を取り込んでそのレベルを判定するレベル
判定回路４０、およびこれら両回路３９，４０とトラン
ス３６の２次側間との絶縁を行なうためのトランス等か
らなる絶縁回路４１，４２が介設されて構成されてい
る。発振回路３９で生成された検出用信号は、絶縁回路
４１、リレー接点３８を介してトランス３６の２次側へ
出力されると共に、絶縁回路４２を介してレベル判定回
路４０に出力される。

【００３５】トランス３６の２次巻線は、電極ターミナ
ル７と母材ターミナル８とを介して電極２３０と母材１
４とに接続されているので、両ターミナル７，８間は、
電極２３０が母材１４に対し非接触であれば解放され、
一方、電極２３０と母材１４とが接触すると短絡に近い
状態にされることとなる。従って、リレー接点３８の閉
成中において、電極２３０と母材１４とが接触した時に
は、絶縁回路４２の入力側の端子間が短絡されることに
なり、この結果、図４の信号ａに示すように検出用信号
のレベルが非接触時に比して極めて小さくなる。レベル
判定回路４０は、この低レベルへの変化を検出すること
により、電極２３０と母材１４との接触を判断する。こ
の判断結果（図４，信号ｂ）は、放電信号発生手段３１
に入力される。

【００３６】なお、トランス３６の２次巻線のインダク
タンスは、検出用信号の高周波数に対して比較的高イン
ピーダンスを示すので、電極２３０と母材１４との非接
触時における検出用信号のレベル変化を大きくすること
ができ、これにより上記接触の確実な検出を可能にして
いる。

【００３７】放電信号発生手段３１は、レベル判定回路
４０からの出力信号がローレベルに変化し、このローレ
ベルがＴ１時間継続すると、図４の信号ｃに示すように
Ｔ２時間だけ交流電源のゼロクロスタイミングのトリガ
信号としての放電信号を出力する。ドライブ回路４３
は、この放電信号をそのまま放電信号変換部４５へ出力
すると共に、Ｔ２時間幅を有する信号（図４，信号ｄ）
に変換してリレーコイル４４へ出力する。リレーコイル
４４は信号ｄのローレベル期間だけ駆動が解除され、リ
レー接点３８を開成して上記絶縁回路４１，４２と電極
２３０との接続を遮断し、レベル判定回路４０による電
極２３０と母材１４との接触判定を禁止させる。

【００３８】また、放電信号変換部４５は内部にフォト
カプラ等を有しており、上記放電信号が入力されると上
記フォトカプラを介してトリガとしての放電信号をトラ
イアック３７のゲート端子３７１へ出力し、Ｔ２時間だ
けトライアック３７を交流電源のゼロクロスタイミング
毎にオン起動させる。このため、トライアック３７が起
動されて交流電源とトランス３６の１次側がこのＴ２時
間連続的に接続され、２次側から溶接電流（図４，信号
ｅ）が電極２３０に最適効率で供給され、溶接が行なわ
れる。

【００３９】なお、上記Ｔ１，Ｔ２の計時は、放電信号
発生手段３１内のタイマーによって行なわれている。

【００４０】波形整形回路４６は、フットスイッチ３か
ら入力されるオン信号のノイズを除去すべく波形整形し
て、放電信号発生手段３１の端子Ｐ１に出力するもので
ある。放電信号発生手段３１は、波形整形回路４６から
のハイレベルのオン信号が端子Ｐ１に入力されるとドラ
イブ回路４３へＴ２幅の放電信号を出力して、フットス
イッチ３に連動した溶接を可能にしている。モード切換
スイッチ４７はフットスイッチ（手動）モードと自動モ
ードによる溶接を切り換えるモード切換スイッチでフロ
ントパネル６の適所に配設されている。そして、波形整
形回路４６は、このモード切換スイッチ４７が自動モー
ド側に切り換えられると、フットスイッチ３から入力さ
れるオン信号を無視すべく、ハイレベルの信号を放電信
号発生手段３１の端子Ｐ２に出力するようになってい
る。

【００４１】設定信号変換回路４８は、放電時間設定手
段としての可変抵抗器４９の両端子間に所定レベルの電
圧を印加し、可動接点からの出力電圧を取り込み、その
取り込み電圧レベルに応じた信号を、放電信号発生手段
３１に出力するものである。放電信号発生手段３１は、
設定信号変換回路４８から入力された電圧レベルに応じ
て、前記Ｔ２の幅を可変するようにしている。

【００４２】遅延時間設定部５０は、例えば半固定の抵
抗器で構成されており、この半固定抵抗器の設定電圧
が、放電信号発生手段３１に入力される。放電信号発生
手段３１は、その入力電圧に応じて前記Ｔ１の幅が設定
されるようにしている。

【００４３】なお、電源回路５１は、例えば発振回路３
９等に所要の直流電源を供給するもので、初期リセット
回路５２は、この電源回路５１の立上り時あるいは必要
時に、放電信号発生手段３１の動作を初期状態にリセッ
トするものである。

【００４４】なお、電極２３０と母材１４との接触の検
出は、上記接触検出方法に代えて、例えば、電極２３０
部分に光学的あるいは磁気的センサを取り付けて母材１
４との接近距離で接触の判定を行なってもよく、また機
械的スイッチを電極部分に取付け、母材１４との接触時
の押圧力による変位でこのスイッチを動作させて検出す
るようにしてもよい。

【００４５】また、電気溶接機の本体１の内部には、圧
縮空気を気体供給口４から把持部２へ供給するために、
図７で示すようなエアー回路（気体供給手段）が組み込
まれている。即ち、気体供給口４から供給された圧縮空
気はエアーフィルター１４１で水分や塵埃が除去された
後、エアー圧調整器１４２に送られ、このエアー圧調整
器１４２で所定の圧力に調圧され、この圧力が圧力計１
４３で表示される。圧力スイッチ１４４の接点３４は放
電制御手段３０に接続されており、調圧後のエアー圧が
設定値以上であればその接点３４がオン接点側に接続さ
れるようになっている。

【００４６】このように接点３３がオンの時のみ、制御
回路部３２に電源供給が行なわれるので、溶接時に発生
する熱により母材１４や電極２３０が損傷されるという
トラブルを未然に防止することができる。

【００４７】また、ホース接続口９は、ホース１３が外
された後、圧縮空気が噴出しない逆止め弁の機能を有し
ているものである。これらの各部品のうち、エアー圧調
整器１４２とエアーフィルター１４１は、図２で示すよ
うに本体１の外部から調整あるいは保守が可能となるよ
うに設置されている。

【００４８】次に把持部２の構造について、図５及び図
６を用いて説明する。把持部２は、オペレータが握持す
る把持部材２００と、この把持部材２００に交換可能に
取り付けられる導電材の電極支持部材２１０と、電極支
持部材２１０の先端に着脱可能に取り付けられる導電材
の電極２３０から構成されている。

【００４９】把持部材２００はオペレータが把持し易い
等の作業性を考慮して、ほぼ円筒形状で両端部分に多少
のふくらみをもって形成され、基端側には、電極ケーブ
ル１１を圧入可能にすべくこのケーブル１１の外径より
若干小径小径孔２０７ａが穿設され、該小径孔２０７ａ
から先端側にわたって大径孔２０７ｂが穿設されてい
る。また、小径孔２０７ａにほぼ平行して小径の第１流
通孔２０６が大径孔２０７ｂに連通するように穿設され
ている。第１流通孔２０６の基端側のほぼ中間位置まで
は、ホース１３が嵌合されるようになっている。基端部
に電極ターミナル７との接続用圧着端子１１２を有する
電極ケーブル１１の先端側は把持部材２００に貫通さ
れ、大径孔２０７ｂに臨む部分の被覆が剥がされて芯線
１１１が露出されている。銅管２０１は、円筒形状で後
述する第１孔部２１２の内径より若干小径の寸法を有し
て形成され、その内部には上記芯線１１１が挿入され、
圧着されて充分な電気的接続がなされている。また、把
持部材２００の周面先端位置には内径方向に貫通する第
１ネジ穴２０５が穿設されている。

【００５０】電極支持部材２１０は、一体的に成形され
ている筒状体であって把持部材２００の先端部分に挿入
される第１円筒部２１６と、把持部材２００の先端面２
０４に当接して没入方向の位置決めを行なう大径の第２
円筒部２１９と、電極２３０から伝導される熱を放熱す
る円板状の放熱部材２２１と、電極２３０が装着される
第３円筒部２２３等から形成されている。第１円筒部２
１６は、内径が銅管２０１の外径より若干大きい直径に
穿設され、外径が大径孔２０７ｂの径と同寸法に形成さ
れている。また、第１円筒部２１６の周面には軸方向に
気体の流通路となる溝部２１７が対称位置に設けられて
いると共に、電極支持部２１０が把持部材２００内に位
置決めされた状態で上記第１ネジ穴２０５と一致する周
面位置から内径方向に向けて第２ネジ穴２１１が穿設さ
れている。そして、電極支持部材２１０が把持部材２０
０に嵌め込まれ、第２ネジ穴２１１を第１ネジ穴２０５
に一致させて第１押ネジ２０２で螺着することで第１円
筒部２１６を介して把持部材２００と銅管２０１を固定
する。更に、この第１円筒部２１６と第２円筒部２１９
との境界部にはその周面方向に環状溝部２１８が穿さ
れ、気体流通路の一部をなしている。

【００５１】第２円筒部２１９の中心部には後述する第
３孔部２１３と上記第１孔部２１２とを連通する第２孔
部２２２が穿設されている。また、第２円筒部２１９の
肉厚内には軸方向であって周方向に一定間隔毎に気体流
通路となる第２流通孔２２０が複数個貫通穿設されてい
る。放熱部材２２１は、第３円筒部２２３の周面であっ
て上記第２円筒部２１９から所要寸法だけ離間した位置
に形成されており、少なくとも上記第２流通孔２２０に
対向する径を備えている。

【００５２】第３円筒部２２３には、その内部に電極２
３０の外径より若干大きい寸法を有する第３孔部２１３
が軸方向に穿設され、その先端側から電極２３０が挿入
可能にされている。また第３円筒部２２３の周面から内
径方向に向けて第３ネジ穴２１４が設けられている。

【００５３】電極２３０は、円柱形状を有し、その基端
側適所であって、電極支持部材２１０に挿入されたとき
上記第３ネジ穴２１４と一致する位置に平面状の切欠部
２３１が形成されている。そして、電極支持部材２１０
と電極２３０が第２押ネジ２１５と第３ネジ穴２１４と
の螺着により固定される。

【００５４】気体流通路は、第１押ネジ２０２、第２押
ネジ２１５により電極２３０，電極支持部材２１０，把
持部材２００を連結することにより、同時に構成されて
いる。即ち、ホース１３の先端から噴出される圧縮空気
は、図６の矢印Ａで示すように第１流通孔２０６、大径
孔２０７ｂを通り、把持部材２００の内壁と溝部２１７
とで形成される通路を通って環状溝部２１８に送られ
る。更にここから、第２流通孔２２０の各孔に分配し、
供給されて、図６の矢印Ｂで示すように該第２流通孔２
２０から、放熱部材２２１に向けて噴射されて外方に放
散される。

【００５５】また、矢印Ａで示すように大径孔２０７ｂ
に供給された圧縮空気の一部は、図６の矢印Ｃで示すよ
うに第１孔部２１２の内壁と銅管２０１の外壁とのわず
かな間隙を通って第２孔部２２２に送られる。更に、こ
こから、図６の矢印Ｄで示すように電極２３０の周面と
第３孔部２１３の内壁とのわずかな間隙を経て外方へ放
散される。この結果、電極２３０の放熱が促進される。
なお、第３孔部２１３の内径と電極２３０の外径との差
は、圧縮空気により母材上のペイストを飛散させない程
度に設定されている。

【００５６】なお、上記の気体流通路への供給気体は圧
縮空気でなく、より冷却効果の大きい他のガスを使用し
ても良く、圧縮空気に限定されるものではない。例え
ば、アルゴンガスを気体流通路へ供給すると、冷却効果
のみならず母材の酸化及び窒化を防止することができる
という効果もある。また、上記圧縮空気源としては、コ
ンプレッサーで供給する方法、あるいは圧縮空気が貯蔵
されたボンベから供給する等の方法がある。

【００５７】次に本電気溶接機の動作について説明す
る。

【００５８】図１で示すように把持部２の電極ケーブル
１１を電極ターミナル７に、ホース１３をホース接続口
９にそれぞれ接続し、更に溶接の対象となる母材１４を
母材ケーブル１２で本体１の母材ターミナル８に接続す
る。そして、電源プラグ５を商用交流電源に接続し、気
体供給口４を圧縮空気源に接続すると、本発明に係る電
気溶接機を動作させることが可能となる。

【００５９】まず、電源スイッチ３３をオンにすると、
気体供給口４に所定圧力の圧縮空気が供給されているこ
とを条件に、制御回路部３２に交流電源が供給される。
同時に電源回路５１により各部に電源供給が行なわれる
と共に、初期リセット回路５２により放電信号発生手段
３１が初期にリセットされる。

【００６０】また、発振回路３９が発振を開始し、一
方、レベル判定回路４０は、検出用信号に対するレベル
判定を開始する。即ち、今、フロントパネル６のモード
切換スイッチ４７が自動モードに切り替えられて、本電
気溶接機の運転モードが自動モードに設定されているも
のとすると、ドライブ回路４３からハイレベルのリレー
駆動信号がリレーコイル４４に出力され、リレー接点３
８が閉じ、絶縁回路４１，４２とトランス３６の２次側
間が接続されて、レベル判定回路４０によるレベル判定
が可能になる。

【００６１】この状態で、母材１４上に載せられたペイ
スト２０に、電極２３０の先端部２３２を所望の溶接位
置に挿入し、その後母材１４を先端部２３２で押圧して
電極２３０と母材１４とを接触させると、レベル判定回
路４０は信号レベルが低レベルに変化したことを検出す
る。

【００６２】上記レベル判定回路４０から放電信号発生
手段３１に入力される信号レベルが、Ｔ１時間以上、連
続してローレベルであれば放電信号発生手段３１から放
電信号が出力され、リレーコイル４４をオフすると共に
トライアック３７をオンする。

【００６３】このため、トライアック３７はトランス３
６の１次側と交流電源とを接続させる。トランス３６の
１次側と交流電源とが接続されると、その２次側に溶接
電流が生成されて電極２３０から母材１４へ放電が開始
され、溶接が始まる。同時に、放電信号発生手段３１は
放電時間の監視を開始し、放電時間がＴ２時間に達する
と、ドライブ回路４３への放電信号の送出をオフにす
る。

【００６４】このため、トライアック３７がオフにされ
て溶接が終了されると共にリレーコイル４４の駆動開始
により、リレー接点３８が閉じて電極２３０と母材１４
との接触状態の検出の再開を可能にする。そして、放電
信号発生手段３１は、電極２３０が、一旦母材１４から
離されたことを確認し、再び電極２３０が母材１４と接
触されるのを待つ状態となる。

【００６５】なお、上記遅延時間設定部５０は、前述し
たように半固定抵抗器等で構成されているため、この時
間Ｔ１はオペレータの熟練度、あるいは母材１４やペイ
ストの種類等によってある程度調整が必要となることを
考慮して０秒から約１秒程度の範囲で設定可能にされて
いる。また、可変抵抗器４９による時間Ｔ２は、溶接状
態と操作性とのバランス及び母材の材質やその他の条件
により、設定可能であり、本実施例では５秒間に約９回
位の溶接が行なわれるように設定されている。

【００６６】一方、モード切換スイッチ４７を手動側に
切り換えると手動モードの運転が可能となり、この場合
の制御動作は、以下のようになる。即ち、モード切換ス
イッチ４７が手動モードに切り換えられると、波形整形
回路４６から端子Ｐ２への入力レベルがローになるの
で、フットスイッチ３がオンする間だけ、波形整形回路
４６からＰ１へハイレベルのオン信号が出力される。放
電信号発生手段３１は、フットスイッチ３からのオン信
号が入力されると、その立上りを検出して、図４の信号
Ｃの如くＴ２時間だけ放電信号を出力する。

【００６７】手動モードによる溶接動作は、母材１４上
のペイスト中に電極２３０を挿入して母材１４に対する
位置が確定したら、電極２３０を母材１４に確実に接触
させた後、オペレータがフットスイッチ３を足で踏むこ
とで行なわれる。

【００６８】なお、前記課題を実現するための他の構成
として、前記トライアック３７をトランス部３６の２次
側に設ける構成としても良い。また、トライアック３７
に代えてサイリスタを２個逆方向に並列接続して、前記
ＡＣサイクル同期回路３５からの信号を交流電源の負方
向への極性反転時、及び正方向への極性反転時のそれぞ
れのゼロクロス信号に区別して、それぞれのサイリスタ
のゲートに送ることにより、トライアック３７と同一機
能を実現することも可能である。その他に、前記開閉手
段として電磁開閉器等を用いても良く、この場合、図４
の信号ｄの如き信号を放電信号として、電磁開閉器等の
切換えを行なわせることができる。

【００６９】また、接触検出の方法として、例えば電極
２３０をスプリング等の弾性体を介して電極支持部２１
０に支持し、この電極２３０が母材を押圧することによ
る電極支持部２１０と電極２３０との相対位置の変位を
マイクロスイッチ、磁気センサ、あるいは光学式センサ
等の各種センサで検出し、この検出信号を放電信号発生
手段３１に入力するようにしてもよい。

【００７０】次に、図８、図９を用いて本電気溶接機の
他の実施例を説明する。図８は、上記他の実施例の内部
ブロック構成図で、図３に示す内部ブロック図のに一部
部材を追加したものである。図９は、図８の実施例にお
いて付加される別の把持部を示す側断面図である。図８
に示す実施例は、先の実施例における溶接電流にレベル
調整を付加するように構成したものであるとともに、ト
ランス３６による溶接に加えて直流溶接電流の生成部を
選択的に接続可能に構成したものである。

【００７１】図８において、スイッチ４７１は交流放電
モードと直流放電モードとを切り換える交直モード切換
スイッチで、作業者が操作可能なように本機の外部適所
に設けられている。この交直モード切換スイッチ４７１
がオフのときはスイッチ５３がトランス３６側に接続さ
れて、先の実施例で説明した交流放電モードとなり、一
方、オンされると、スイッチ５３が第２トランス５４側
に切り換えられるとともに、波形整形回路４６は放電信
号発生手段３１の端子Ｐ３にハイレベルの信号を出力す
る。放電信号発生手段３１は端子Ｐ３がハイレベル状態
にあるときは、直流放電モードが選択されたとして、フ
ットスイッチ３がオンされる間だけ、後述するように所
定の周期で間欠的に放電と休止とを繰り返すための放電
信号をスイッチング回路５６に出力するようになってい
る。

【００７２】また、可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２は作業者
により調整設定が可能な位置に配設されており、以下の
ような機能を果たすものである。すなわち、交直モード
切換スイッチ４７１が交流放電モードに設定されている
ときは、可変抵抗器ＶＲ１はパワー調整用、可変抵抗器
ＶＲ２は時間Ｔ２を設定し、一方、直流放電モードに設
定されているときは、可変抵抗器ＶＲ１はオフ時間（休
止時間）、可変抵抗器ＶＲ２はオン時間（上記時間Ｔ２
に相当）を設定する。

【００７３】交流放電モードにおいて、可変抵抗器ＶＲ
１の抵抗値は、例えば出力電圧が零ボルトのとき放電信
号変換部４５からの放電信号をゼロクロスタイミングで
出力し、一方、出力電圧が高くなるに応じて上記放電信
号がディレーされて、すなわちゼロクロスタイミングか
ら遅れる分、整流時点が遅れて整流出力が低下し、パワ
ーが減少することとなる。このようにしてパワー調整が
行われる。

【００７４】直流放電モードのための付加手段として
は、上記交直モード切換スイッチ４７１と可変抵抗器Ｖ
Ｒ１，ＶＲ２の他、スイッチ５３、第２トランス５４、
整流回路５５、スイッチング回路５６、電極ターミナル
７’，８’、把持部２’及び放電信号発生手段３１内に
付加された直流放電動作を行わせるための手段である。

【００７５】以下、直流放電モードの動作について説明
する。交直モード切換スイッチ４７１がオンされて直流
放電モードに移行すると、スイッチ５３が第２トランス
５４側に切り換え接続されるとともに、可変抵抗器ＶＲ
１，ＶＲ２の働きがオフ時間とオン時間の設定用に切り
換えられる。第２トランス５４は、交流電源から２０
Ｖ、３００Ａ程度の溶接電流を生成する降圧トランスで
ある。整流回路５５は、周知のダイオードブリッジ回路
等が用いられ、更にその出力側には平滑用のコンデンサ
が接続されている。スイッチング回路５６は、ＦＥＴ等
のスイッチングトランジスタからなり、入力溶接電流の
オンオフを行わせるものである。このスイッチング回路
５６は配線をパラレルにし、両ラインにそれぞれＦＥＴ
を介設し、両方を同期してスイッチングするようにする
ことで大電力での使用を可能にしている。

【００７６】放電信号発生手段３１は、フットスイッチ
３のオンを検出すると、可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２で設
定された電圧値に対応したオン時間とオフ時間の繰り返
しでオンパルスを発生し、上記スイッチング回路５６に
導くようになっている。このように、フットスイッチ３
をオンさせると、設定された所要のオン時間とオフ時間
とによって、溶接電流のオンオフ制御が行われるので、
オンオフ１周期で消費される電流量が好適値に保持され
ることとなる。また、オン、オフ時間を調整すること
で、放電電流のレベル変更調整を図ることもできる。

【００７７】なお、可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２は直流放
電モードと交流放電モードとで、それぞれ時間設定、パ
ワー設定用として兼用使用して部材点数の低減を図って
いるが、それぞれ別個に設けてもよい。

【００７８】続いて、図９に示す把持部２’の構造につ
いて説明する。把持部２’は、作業者による把持性を考
慮して全体的にペンシル状になされた把持部材２０
０’、その先端側に取り付けられた溶接棒支持部材２１
０’及び先端から一部露出した溶接棒２３０’を備える
とともに、溶接棒２３０’を回転あるいは振動させる駆
動手段２４０’を有している。

【００７９】駆動手段２４０’は内部に、例えばＡＣ１
００Ｖで駆動する交流用のモータ２４１’が配設され、
回転数調整用ノブ２４２’で交流電源電圧の入力レベル
を調整することにより回転数が調整可能にされている。
モータ２４１’の回転軸２４１ａ’は先端側に向けて配
設されており、この回転軸２４１ａ’には耐熱カバー２
１１’内に導かれる回転棒２４３’が連結され、更にそ
の先端に溶接棒支持部材２１０’が固設されている。溶
接棒支持部材２１０’の先端側には溶接棒２３０’がそ
の先端を耐熱カバー２１１’から露出するようにして取
付けられている。通電ブラシ２１２’は溶接棒用ケーブ
ル１１’と溶接棒２３０’とを回転棒２４３’と溶接棒
支持部材２１０’とを介して電気的に接続するものであ
る。従って、回転棒２４３’と溶接棒支持部材２１０’
とは導電材で形成されており、また、モータ２４１’の
回転軸２４１ａ’、あるいは回転軸２４１ａ’と回転棒
２４３’間は絶縁されている。また、溶接棒支持部材２
１０’は回転棒２４３’に螺着されるようになされて溶
接棒２３０’と一体で着脱可能にされている。あるい
は、溶接棒２３０’が溶接棒支持部材２１０’に対して
着脱可能に嵌着されるものでもよい。

【００８０】ホース１３’は把持部２２０’内を経由し
て耐熱カバー２１１’内に導かれており、ホース１３’
の先端から吹き出されるエアによって溶接棒２３０’が
冷却されるようになっている。

【００８１】また、溶接棒２３０’をモータ２４１’に
よって、例えば０〜１８００ｒｐｍで回転させることに
より、肉盛りやコーティング処理の際の母材との擦り付
け接触面積を確実かつ増大でき、好適な溶接加工を確保
している。溶接棒２３０’の材質は母材に合わせて適宜
選択することができる。上記モータ２４１’は放電信号
発生手段３１からの回転指示信号で駆動制御するように
なされており、直流放電モードの状態でフットスイッチ
３がオンされている間駆動するようになされている。あ
るいは、直流放電モードに切り換えられることにより回
転駆動されるようにすることもできる。

【００８２】この実施例では、溶接棒２３０’を回転さ
せるようにしたが、モータ２４１’の回転軸２４１ａ’
の回転運動を直進往復動運動に変換して、溶接棒２３
０’を前後方向に微振動させるようにしても同一の効果
が得られる。

【００８３】なお、この発明に係る電気溶接機は、薄い
金属の溶接あるいは肉盛りによる図形や文字の記載等に
も適用できるものである。

【００８４】

【発明の効果】以上のように本発明は、交流電源をトラ
ンスで変圧して溶接電流を生成し、一方、トランスと商
用電源との接続を開閉する開閉手段を、所定時間だけ閉
成することにより電極からの放電を行なわせる構成であ
るため、従来のコンデンサ直流方式に比して溶接作業の
迅速化が図れ、しかも一回の溶接時間を所定の設定時間
に設定しているため、過剰な熱の発生が防止でき、母材
への影響を少なくし、母材が樹脂用の成形金型等である
場合に、金型で生産された製品のふくらみ等のトラブル
を可及的に防止することができる。

【００８５】また、このように本発明は溶接電流の生成
にトランスを使用しているため、従来のコンデンサ直流
方式に比してコンデンサ、昇圧トランス、スライダック
等の大型の部品が不要となり、電気溶接機の小型化が図
れる。

【００８６】そして、開閉手段としての双方向制御整流
素子としてトライアックを用いたため、電磁開閉器とリ
レーを用いた２段構成が不要となり、その分一層小型化
が図れる。

【００８７】更に、母材と電極との接触を検出して放電
を行なわせるようにしたので、最適なタイミングでの自
動運転が可能となり、作業性の向上が図れる。

【００８８】そして、放電時間設定手段を設けて溶接時
間を調整可能にしたので、母材の材質やペイストあるい
は作業条件等に好適な放電時間を設定でき、幅広い溶接
条件に対応できる。

【００８９】また、電極の接触が予め設定された時間を
越えた場合に、放電信号を出力するようにしたので、電
極の位置が所望の位置に確定してからの放電開始が確保
可能となり、溶接の失敗を減少させることができる。

【００９０】更に、電極支持部の内部に気体流通路を穿
設し、気体供給手段からの圧縮気体を電極に噴射するよ
うにしたので、電極及びこの近傍を冷却することがで
き、高温の電極によるペイストの乾燥等を軽減すること
ができる。

【００９１】また、上記気体流通路の噴射口を電極の先
端方向へ向けると共に、この噴射口に対向した位置に放
熱部材を形成したので、噴射された圧縮気体がこの放熱
部材に吹き付けられて放熱を促進すると共に、噴射され
た圧縮気体が電極の先端方向に行くのを阻止することが
できる。従って、噴射された圧縮気体による母材上のペ
イストの移動あるいは飛散を防止することができ、溶接
作業が支障なく行なうことができる。また、この結果、
電極支持部を把持する部分への熱伝導も可及的に抑制す
ることができるため、把持部分の温度上昇を押えてオペ
レータへの不快感が抑制され、連続して長時間の溶接作
業を行なうことが可能になる。

【００９２】そして、トランスを用いて交流の溶接電流
を放電させるタイプに、直流電流を溶接電流とする構成
であって、放電時間を所要の時間内で設定して使用可能
にしたタイプを付加したので、１回の放電毎に充電のた
めの待ち時間を要求される従来の充電式に比して溶接効
率が高く、しかも作業目的に応じて交流、直流のいずれ
のタイプも適宜選択的に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電気溶接機の前方斜視図である。

【図２】本発明に係る電気溶接機の後方斜視図である。

【図３】電気溶接機の内部ブロック図である。

【図４】電気溶接機の動作を示すタイムチャート図であ
る。

【図５】電気溶接機の電極支持部の分解斜視図である。

【図６】上記電極支持部の縦断面図である。

【図７】電気溶接機のエアー回路図である。

【図８】本発明の他の実施例の内部ブロック構成図で、
図３に示す内部ブロック図に一部部材を追加したもので
ある。

【図９】図８に示す実施例において付加される別の把持
部を示す側断面図である。

【符号の説明】

１ 本体 ２ 把持部 ２３０ 電極 ２１０ 電極支持部材 ２２０ 第二流通孔 ２２１ 放熱部材 ４ 気体供給口 ５ 電源プラグ ３１ 放電信号発生手段 ３２ 制御回路部 ３５ ＡＣサイクル同期回路 ３６ トランス ３７ トライアック ３８ リレー接点 ３９ 発振回路 ４０ レベル判定回路 ４３ ドライブ回路 ４５ 放電信号変換部 ４８ 設定信号変換回路 ４９ 可変抵抗器 ５０ 遅延時間設定部 ４７１ 交直モード切換スイッチ ５３ スイッチ ５４ 第２トランス ５５ 整流回路 ５６ スイッチング回路 ７’，８’ 電極ターミナル ２’ 把持部 ２３０’ 溶接棒 ＶＲ１，ＶＲ２ 可変抵抗器

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次側が商用交流電源に接続可能なトラ
   ンスと、２次側に直列接続され、前記トランス出力を受
   けて先端から放電を行う電極と、前記電極を支持する電
   極支持部と、溶接指示に応じて所定時間だけ放電信号を
   出力する放電制御手段と、前記商用交流電源と前記電極
   間であって前記トランスに直列接続され、前記放電制御
   手段からの放電信号により閉成する開閉手段とを備えて
   なる電気溶接機。
2. 【請求項２】 前記開閉手段は双方向制御整流素子であ
   ることを特徴とする請求項１記載の電気溶接機。
3. 【請求項３】 前記放電制御手段は、母材と前記電極と
   の接触を検出する接触検出手段と、前記接触検出手段が
   母材と電極との接触を検出した信号を出力すると、所定
   時間だけ前記開閉手段に前記放電信号を出力する放電信
   号発生手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の
   電気溶接機。
4. 【請求項４】 前記所定時間を設定する放電時間設定手
   段を備えていることを特徴とする請求項１または３に記
   載の電気溶接機。
5. 【請求項５】 前記接触検出手段は、母材と電極との接
   触が予め設定された時間を越えたとき、前記放電信号発
   生手段に接触検出信号を出力するものであることを特徴
   とする請求項３記載の電気溶接機。
6. 【請求項６】 前記電極支持部は、前記電極の先端側へ
   向けて気体流通路が貫通形成されており、圧縮気体源か
   らの気体を供給する気体供給手段から前記気体流通路を
   介して圧縮気体が前記電極に噴射されるようになされて
   いることを特徴とする請求項１記載の電気溶接機。
7. 【請求項７】 前記電極支持部は、前記気体流通路から
   の噴射気体を前記電極の先端方向へ向ける噴射口を有す
   るとともに、前記噴射口に対向して放熱部材が形成され
   ていることを特徴とする請求項６記載の電気溶接機。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の電気溶
   接機において、１次側が商用交流電源に接続可能な第２
   トランスと、前記第２トランスの２次側に接続された整
   流手段と、整流出力をスイッチングするスイッチング手
   段と、前記スイッチング手段の出力を受けて先端から放
   電を行う溶接棒と、前記溶接棒を支持する溶接棒支持部
   と、放電信号を出力し、その出力時間だけ前記スイッチ
   ング手段をオンさせる放電制御手段と、前記放電信号の
   出力時間と休止時間とを設定する時間設定手段と、前記
   商用交流電源を前記トランスと前記第２トランスとに選
   択的に切り換え接続する切換スイッチとを設けたことを
   特徴とする電気溶接機。