JPH0632858B2

JPH0632858B2 - ア−ク溶接機

Info

Publication number: JPH0632858B2
Application number: JP60206841A
Authority: JP
Inventors: 泰行樋口; 信幸土師; 順三谷本; 秀行小山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-09-19
Filing date: 1985-09-19
Publication date: 1994-05-02
Anticipated expiration: 2009-05-02
Also published as: JPS6268678A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は主回路に変圧器と、前記変圧器の１次側にトラ
ンジスタ等の出力制御素子を使って構成されたインバー
タ部を有するアーク溶接機に関するものである。

従来の技術主回路に変圧器と、前記変圧器の１次側にトランジスタ
等の出力制御素子を使って構成されたインバータ部を有
する従来のアーク溶接機の構成を第３図に示す。第３図
において、１は消耗性電極、２は母材、３は電極送給用
電動機、４は前記消耗性電極１と前記母材２との間に発
生する溶接部、５は交流入力を整流するための整流器、
６は前記整流器５によって整流された直流電力を平滑す
るためのコンデンサ、７は直流電力を交流電力に交換す
るインバータ部、８は変換された交流を降圧する変圧
器、９は降圧された交流電力を再び整流するための整流
器、１０はアーク特性改善用のリアクトル、１１は前記
出力制御素子を駆動する駆動回路、１２はフォトカプ
ラ、１３は前記出力制御素子の制御信号をつくり出す出
力制御回路である。

以上のように構成された従来のアーク溶接機について以
下その動作を説明する。まず主回路の動作であるが、ア
ーク溶接機に入力された交流入力は整流器５により整流
され、コンデンサ６により平滑されて直流の電力とな
る。そののちインバータ部７により再び交流に変換さ
れ、変圧器８により溶接に適した電圧に降圧され、整流
器９により整流されて直流電力となり、溶接特性改善用
リアクトル１０を介して消耗性電極１と母材２からなる
溶接部４に供給される。前記消耗性電極１は電極送給用
電動機および送給装置３により定速度で母材２へ送給さ
れて、前記消耗性電極１と母材２の間にて溶接が行われ
る。次に制御回路についての説明だが、出力制御回路１
３において第４図に示すＳ１，Ｓ２のような発振信号を
つくり出す。インバータ部７は第５図に示すように２つ
のパワートランジスタＱ１，Ｑ２および２つのコンデン
サＣ１，Ｃ２によって構成されている。前記信号Ｓ１，
Ｓ２がそれぞれフォトカプラ１２のａ，ｂに伝達され、
さらに駆動回路１１のａ，ｂに伝えられる。すなわち信
号Ｓ１の信号はフォトカプラ１２のａ、駆動回路１１の
ａを介してインバータ部７のトランジスタＱ１を駆動さ
せる。また、信号Ｓ２はフォトカプラ１２のｂ、駆動回
路１１のｂを介してインバータ部７のトランジスタＱ２
を駆動させる。第５図において、トランジスタＱ１がオ
ンするとトランジスタＱ１→変圧器８→コンデンサＣ２
の経路で電流Ｉ_１が流れ、同様にトランジスタＱ２がオ
ンするとコンデンサＣ１→変圧器８→トランジスタＱ２
の経路で電流Ｉ_２が流れる。このようにして第５図に示
すように電流Ｉ_１と電流Ｉ_２が変圧器８に交互に流れ、
直流電力が交流電力に変換され、第４図に示すような変
圧器電流が流れる。尚、出力の制御は前記信号Ｓ１，Ｓ
２のパルス幅や周波数を変化させることにより、変圧器
電流の通電時間を変化させて行っている。

発明が解決しようとする問題点このような従来回路では、出力制御回路１３でつくられ
る信号Ｓ１，Ｓ２に対し変圧器電流Ｉ_１，Ｉ_２は、フォ
トカプラ１２、駆動回路１１の信号伝播速度やインバー
タ部７のパワートランジスタＱ１，Ｑ２のスイッチング
時間等の影響でそれぞれ遅延しているが、この遅延時間
が電流Ｉ_１と電流Ｉ_２とで異なる為、結果的に信号Ｓ１
と信号Ｓ２のパルス幅が同じであるにもかかわらず電流
Ｉ_１の通電時間と電流Ｉ_２の通電時間が違ってくる。第
４図に示すように、信号Ｓ１の立ち上がりから電流Ｉ_１
が流れ始めるまでの遅延時間をｔ_１、信号Ｓ１の立ち下
がりから電流Ｉ_１が流れ終わるまでの遅延時間をｔ_２、
信号Ｓ２の立ち上がりから電流Ｉ_２が流れ始めるまでの
遅延時間ｔ_３、信号Ｓ２の立ち下がりから電流Ｉ_２が流
れ終わるまでの遅延時間をｔ_４とすると、ｔ_１とｔ_３お
よびｔ_２とｔ_４は、フォトカプラ１２や駆動回路１１の
信号伝播速度のばらつきやパワートランジスタＱ１，Ｑ
２のスイッチング速度の違いで必ずしも一致しないので
ある。信号Ｓ１，Ｓ２の周波数が高い程、また、パルス
幅が小さい程、これらの遅延時間ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３，ｔ
_４の大きさは無視できなくなり、信号Ｓ１，Ｓ２の周期
Ｔの大きさに対し、変圧器電流Ｉ_１，Ｉ_２の通電時間の
差も大きくなる。この通電時間の差が大きくなると、第
６図に示すように変圧器８に流れる電流Ｉ_１とＩ_２の間
でアンバランスが生じ、アンバランスがそれ程大きくな
い時は第６図ａのように直流重畳電流に差が出来る程度
で済むが更にアンバランスがひどくなると第６図ｂのよ
うに変圧器の飽和により変圧器電流波形が大きくくずれ
てくる。アンバランスによる偏磁電流が変圧器のもつ直
流電流重畳特性を越えてしまうことによりコアの飽和現
象を起こしてしまう為である。この様な状態で動作を続
けた場合、変圧器電流がオフした瞬間にパワートランジ
スタＱ１，Ｑ２に印加されるフライバックエネルギーも
増大し、パワートランジスタが瞬時的に破壊したり、ス
イッチングロスが増大し熱暴走を起こす危険性もある。
また変圧器電流の周波数が可聴周波数である場合、アン
バランスがひどくなる程、変圧器から発せられる騒音も
大きくなってしまう。

問題点を解決するための手段このような問題点を解決するため、本発明では、主回路
に変圧器と、前記変圧器の１次側に交流電流をつくりだ
す２個１組の出力制御素子を少なくとも１組使って構成
されたインバータ部と、それぞれの前記出力制御素子を
駆動する駆動回路と、前記出力制御素子の制御信号をつ
くり出す出力制御回路とを有し、前記出力制御回路と前
記駆動回路との間に各前記各出力制御素子に対応してフ
ォトカプラーを備えるとともに、各組の２個の前記出力
制御素子に対応する２個の前記フォトカプラーのそれぞ
れの発光側と受光側との間の信号遅延時間の差を調整す
る遅延時間調整回路を具備してなる。

作用本発明は前記した構成により、前記出力制御素子の制御
信号が前記駆動回路に伝達されるまでの各フォトカプラ
ーのそれぞれの発光側と受光側との間の信号遅延時間の
差を遅延時間調整回路にて調整し、すなわちこの調整に
よって、変圧器電流Ｉ_１，Ｉ_２の通電時間をそれぞれ微
調整し、両方の時間が一致させるようにする。その結果
変圧器電流のバランスが保てるようになる。

実施例以下本発明の実施例について図面の第１図，第２図に沿
って説明する。

第１図において１，２，３，４，５，６，７，８，９，
１０，１１，１２，１３はそれぞれ従来回路と同様の消
耗性電極，母材，電極送給用電動機および送給装置、溶
接部、コンデンサ、インバータ部、変圧器、整流器、リ
アクトル、駆動回路、フォトカプラ、出力制御回路であ
る。１４はフォトカプラ１２の信号遅延時間を調整する
遅延時間調整回路である。

以上のように構成したアーク溶接機について以下にその
動作について説明する。

入力端子より入力された交流電力は整流器５により整流
され、平滑用コンデンサ６にて平滑され、直流電力とな
り、インバータ部７で再び交流電力に変換され、変圧器
８により溶接に適した電圧に降圧される。その後整流器
９により整流されて直流電力となり、リアクトル１０を
介して溶接出力とされる。消耗性電極１は電極送給用電
動機および送給装置３により定速度で母材２へ送給され
溶接部４にて溶接が行われる。制御回路についても、従
来回路と同様、出力制御回路１３にて第４図に示すよう
に信号Ｓ１，Ｓ２を発生させ、その信号Ｓ１，Ｓ２がフ
ォトカプラ１２を介して駆動回路１１に伝えられ、パワ
ートランジスタＱ１，Ｑ２を制御し、変圧器に電流
Ｉ_１，Ｉ_２を交互に流し、電流電力を交流電力に変換し
ている。この時、従来回路と同じく第４図に示すよう
に、信号Ｓ１の立ち上がりから電流Ｉ_１が流れ始めるま
での遅延時間をｔ_１、信号Ｓ１の立ち下がりから電流Ｉ
_１が流れ終わるまでの遅延時間をｔ_２、信号Ｓ２の立ち
上がりから電流Ｉ_２が流れ始めるまでの遅延時間を
ｔ_３、信号Ｓ２の立ち上がりから電流Ｉ_２が流れ終わる
までの遅延時間をｔ_４とする。これらの時間ｔ_１，
ｔ_２，ｔ_３，ｔ_４はフォトカプラ自身や駆動回路の信号
伝播時間やパワートランジスタのスイッチング時間等を
全て含んだ結果生まれた遅延時間である。そして、その
中の各フォトカプラーそれぞれの発光側と受光側との間
の信号遅延時間の差を調整するための遅延時間調整回路
を備えているのが本発明の特徴であるが、具体回路につ
いて第２図を用いて説明する。第２図において１２はフ
ォトカプラ、１４は遅延時間調整回路、Ｑ_ａ・Ｑ_ｂはフ
ォトカプラを駆動するトランジスタ、Ｒ１・Ｒ２は抵抗
器、ＶＲは可変抵抗器である。このような回路において
フォトカプラ１２のａおよびｂは、トランジスタＱ_ａお
よびＱ_ｂがオンするとそれぞれ発光側に電流が流れ、オ
ンする。そして可変抵抗器ＶＲを調整することによって
フォトカプラ１２のａ，ｂの発光側に流れる電流が変化
し、その結果それぞれの動作点が変わり信号遅延時間が
変わる。すなわちフォトカプラの発光側の電流が大きく
なる程、ターンオン時の遅延時間は短くなりターンオフ
時の遅延時間は長くなる。逆に発光側の電流が小さくな
るとターンオン時の遅延時間は長くなり、ターンオフ時
の遅延時間は短くなる。従ってこのような性質を利用し
て、可変抵抗器ＶＲを調整することにより、駆動回路１
１の信号伝播速度やインバータ部７のパワートランジス
タのスイッチング時間（例えば蓄積時間）等にばらつき
があっても、それらを吸収し、第４図に示す変圧器電流
Ｉ_１，Ｉ_２のバランスがとれることになる。

発明の効果本発明によれば、インバータ部に使用しているパワー素
子のスイッチング速度、あるいはそのパワー素子を駆動
するための駆動回路の信号伝播速度、フォトカプラの信
号伝播速度等のばらつきがあっても、変圧器電流をバラ
ンスさせることができ、従って、変圧器の偏磁現象によ
り前記パワー素子に過大なストレスがかかることもな
く、また、変圧器電流の周波数が可聴周波数である場
合、変圧器電流のアンバランスによる大きな騒音の発生
も抑制できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるアーク溶接機の回路
図、第２図は同アーク溶接機の要部回路図、第３図は従
来のアーク溶接機の回路図、第４図は、出力制御回路に
てつくられる出力制御信号波形および変圧器に流れる電
流波形を示す図、第５図は、インバータ部の回路図、第
６図ａは変圧器が偏磁を起こした場合の変圧器電流波形
を示す図、第６図ｂは前記偏磁の程度がひどくなり変圧
器のコアが磁気飽和を起こした場合の変圧器電流波形を
示す図である。７……インバータ部、８……変圧器、１１……駆動回
路、１２……フォトカプラ、１３……出力制御回路、１
４……遅延時間調整回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小山秀行大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開昭56−1270（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−97766（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主回路に変圧器と、前記変圧器の１次側に
交流電流をつくりだす２個１組の出力制御素子を少なく
とも１組使って構成されたインバータ部と、それぞれの
前記出力制御素子を駆動する駆動回路と、前記出力制御
素子の制御信号をつくり出す出力制御回路とを有し、前
記出力制御回路と前記駆動回路との間に前記各出力制御
素子に対応してフォトカプラーを備えるとともに、各組
の２個の前記出力制御素子に対応する２個の前記フォト
カプラーのそれぞれの発光側と受光側との間の信号遅延
時間の差を調整する遅延時間調整回路を備えたアーク溶
接機。