JPH0654463U - 交直ｔｉｇアーク溶接機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 交流溶接及び直流溶接のいずれの場合も確実
にアークスタートさせることができる交流ＴＩＧアーク
溶接機を供給する。 【構成】 直流溶接時、直流スタート電流を直流スター
ト電流設定器３１により設定し、交流溶接時、交流スタ
ート電流を交流スタート電流設定器３２により設定す
る。これら直流スタート電流設定器３２の設定信号と交
流スタート電流設定器３２の設定信号とをスタート電流
設定切換器により切り換える。アークスタートの時間は
タイマ３５により設定し、低周波駆動装置２６により低
周波発生装置２１のスイッチング素子２２〜２５をオン
オフさせ、直流溶接時に直流スタート電流設定器３１の
出力信号に基づく出力電流を出力させ、交流溶接時に交
流スタート電流設定器３１の出力信号に基づく逆極性の
出力電流を出力させ、タイマ３５の所定時間後も継続す
る交流の出力電流を出力させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、アークスタートを改善した交直ＴＩＧアーク溶接機に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、ＴＩＧアーク溶接機においては、高融点材料のタングステン電極を使用 し、溶接機から電極、母材の溶接負荷に定電流にフィードバック制御された直流 又は交流の溶接出力を供給し、母材を溶融して溶接する。

【０００３】 ところで、アークスタート時にタングステン電極を母材に接触して、大容量で 起動すると、タングステン電極が母材に溶け込み溶接不良を起こす。又アークス タート時の起動電流が少ないと、電極が熱せられないためタングステン電極と母 材との間にアークが発生せず、アークスタート失敗が生じる。そこで、アークス タート時、電極、母材間に空隙を設け、この空隙に高周波（２〜３ＭＨｚ）、高 電圧（２０００〜３０００Ｖ）を印加してアークを発生させ、このアーク発生後 、定常電流の定電流溶接に移行している。

【０００４】 ＴＩＧアーク溶接機を直流アーク溶接に使用する場合、薄板を大電流でアーク スタートさせると母材が焼け溶接不良となるため、アークスタート時の電流レベ ルを低くしている。しかし電流レベルが低いとアークスタート失敗が生じるので 、電極にトリウム又はイットリウムを混入したトリウムタングステン電極叉はイ ットリウムタングステン電極を用いて、電極の熱電子の放出を高めている。

【０００５】 ところが、トリウムタングステン電極又はイットリウムタングステン電極を用 いて交流アーク溶接に使用したとき、電極は正電位で母材が負電位の逆極性中に 、電極が熱電子によって加熱され、電極の中からトリウムやイットリウムが溶け 出し、母材が黒ずみ溶接不良とされることがある。このため、アーク溶接機を交 流アーク溶接機に使用する場合、通常１００％タングステン電極が使用される。

【考案が解決しようとする課題】

【０００６】 ＴＩＧアーク溶接機を用いて交流溶接と直流溶接を続けて使用する場合、電極 に１００％タングステン電極を使用している。ところが１００％タングステン電 極では上述のようにアークスタート失敗が生じやすい。

【０００７】 この考案は、交流溶接及び直流溶接のいずれも確実にアークスタートさせるこ とができる交直ＴＩＧアーク溶接機を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決しようとする手段】

上記の目的を達成するために、この考案の交流ＴＩＧ溶接機の場合、直流電源 を入力しスイッチング素子をスイッチングし、出力に直流又は交流を出力して交 流溶接又は直流溶接で使用される交流ＴＩＧアーク溶接機であって、上記直流溶 接時、直流スタート電流を設定する直流スタート電流設定器と、上記交流溶接時 、交流スタート電流を設定する交流スタート電流設定器と、上記直流スタート電 流設定器の設定信号と上記交流スタート電流設定器の設定信号とを切り換えるス タート電流設定切換器と、スタート電流の出力する時間を設定するタイマと、上 記スイッチング素子のオンオフにより直流スタート電流を出力又は逆極性の直流 電流を出力し所定時間後も継続する交流スタート電流を出力させる駆動信号を出 力する低周波駆動装置により構成されている。

【０００９】 又、交流スタート電流設定器の出力信号が上記直流スタート電流設定信号より 大きくしたものである。

【００１０】

【作用】

上記のように構成されたこの考案の交直ＴＩＧアーク溶接機の場合、直流溶接 時、所定時間直流スタート電流で設定されスイッチング素子を駆動されて直流溶 接を出力してアークスタートし、交流溶接時、逆極性の直流電流で設定され所定 時間後も継続する交流電流で設定されてスイッチング素子を駆動させてアークス タートする。

【００１１】

【実施例】

（１実施例） １実施例について、図１ないし図４を参考にして説明する。 図１において、１ａ，１ｂは溶接機の電源入力端子、２はダイオード３，４， ５，６のブリッジ構成の入力整流器、７は平滑用コンデンサ、８はＩＧＢＴ，ト ランジスタ，ＭＯＳＦＥＴなどの２個のスイッチング素子９，１０及びコンデン サ１１，１２からなるハーフブリッジ構成の高周波インバータであり、高周波駆 動装置１３の制御によりコンデンサ７の直流出力を１ｋＨｚ以上の所定周波数の 高周波交流に変換する。

【００１２】 １４は高周波のインバータ８の高周波交流を溶接に必要な電圧に変換する変圧 器、１５は変圧器１４の２次側出力を整流するダイオード１６，１７，１８，１ ９のブリッジ構成の出力整流器、２０は平滑用リアクトル、２１はＩＧＢＴ，ト ラジスタス，ＭＯＳＦＥＴ等の４個のスイッチング素子２２，２３，２４，２５ のフルブリッジインバータ構成の低周波発生装置であり、低周波駆動装置２６の ＰＷＭ制御により定常時はリアクトル２０の直流出力を１００Ｈｚ程度の低周波 の溶接出力に変換して出力する。

【００１３】 ２７は溶接負荷であり、低周波発生装置２１の一対の出力端子に接続されたタ ングステン電極２８，母材２９からなる。

【００１４】 ３０は出力端子ｂと母材２９との間に設けられた電流検出器である。３１は直 流溶接する場合のスタート電流設定信号を出力する直流スタート電流設定器、３ ２は交流溶接する場合のスタート電流設定信号を出力する交流スタート電流設定 器で直流スタート電流設定器の出力信号より高く設定される。３３は定常電流設 定信号を出力する定常電流設定器、３４は設定器３１，３２の出力を切り換える スタート電流設定切換器、３５はスタート電流の出力する時間を設定するタイマ 、３６は溶接形態によりスタート時間を切り換えるスタート時間切換器、３７は 設定信号選択用のオア回路であり、切換器３４と説定器３３にアノードが接続さ れたオアゲート用のダイオード３８，３９を有する。

【００１５】 ４０，４１は一端がダイオード３８，３９のカソードに接続されたリレー接点 又は電子スイッチによる開閉部あり、タイマ３５により開閉制御される。４２は オア回路３４の出力電流設定信号と電流検出器３０の電流検出信号との誤差を演 算する誤差増幅器であり、出力信号を定電流フィードバック制御の信号として高 周波駆動装置１３に供給する。なお、オア回路３７及び開閉部４０，４１は設定 信号出力切換手段を形成する。

【００１６】 ４５〜４７は出力形態の起動指令信号端子であり、それぞれ直流アーク溶接で 電極が負電位母材が正電位の正極性を、直流アーク溶接で電極が正電位母材が負 電位の逆極性を、交流アーク溶接の起動指令を行う。

【００１７】 次に動作について説明する。電源入力端子１ａ，１ｂの交流電源が入力整流器 ２、コンデンサ７により整流、平滑されて直流に変換され、この直流が高周波イ ンバータ８に供給され、高周波駆動装置１３によるスイッチング素子９，１０の 駆動制御により高周波交流に変換される。

【００１８】 さらに、この高周波交流が変圧器１４を介して出力整流器１５に供給され、こ の整流器１５、リアクトル２０の整流、平滑により高周波交流が再び直流に変換 され直流電源が形成される。 そして、この直流が低周波発生装置２１に電源として供給され、低周波駆動装 置２６によるスイッチング素子２２〜２５の駆動制御により、低周波発生装置２ １はアークスタート時及びアーク発生後に直流又は交流出力状態に移行する。

【００１９】 さらに、低周波発生装置２１の出力が溶接負荷２７に供給され、この供給に基 づき溶接負荷２７を流れる電流は電流検出器３０により検出される。 そして、電流検出器３０の電流検出信号とオア回路３７の出力電流設定信号と が誤差増幅器４２に供給され、この増幅器４２の出力信号により高周波駆動装置 １３が高周波インバータ８の出力を出力電流設定信号の基づく定電流フィードバ ック制御する。

【００２０】 次にアークスタート時の動作について説明する。今、直流アーク溶接を行う場 合、設定切換器３４、スタート電流切換器３６は直流側ＤＣを選定する。起動指 令信号端子４５に直流アーク溶接で正極性を指令する信号が入力すると、低周波 駆動装置２６により低周波発生装置２１のスイッチング素子２４，２３に駆動信 号が入力しオンする。そして図示しない高周波発生装置により電極２８と母材２ ９間の高周波高電圧を印加すると、スイッチング素子２４、電流検出器３０、母 材２９、タングステン電極２８、スイッチング素子２３に電流が流れる。一方起 動信号によりタイマ３５がタイムカウントする。この電流を電流検出器３０によ り検出し、この検出信号と直流スタート電流設定器３１の出力電流設定信号とが 誤差増幅器４２に供給され、誤差増幅器４２の出力信号により高周波駆動装置１ ３が高周波インバータ８を制御し、直流スタート電流設定器３１の設定信号に基 づく定電流にフィードバックした図２に示すような起動電流Ｉ１を出力し、電極 ２８と母材２９にアークが発生する。

【００２１】 そして、タイマ３５がＴ１時間後にタイムアップすると開閉部４０が開放され 開閉部４１が短絡される。定常電流設定器３３の出力電流設定信号が誤差増幅器 ４２に供給され、検出信号との設定信号が増幅され、設定信号に基づく図２に示 すような定常時の定電流Ｉ２になる。

【００２２】 ところが、上述の直流アーク溶接を行うとき、電極２８と母材２９間にアーク が発生せず、アークスタート失敗が生じた場合、起動指令信号端子４６に逆極性 を指令する信号を入力する。指令信号により低周波駆動信号２６を介して低周波 発生装置２１のスイッチング素子２２，２５に駆動信号を入力しオンさせる。図 示しない高周波発生器から高周波高電圧を電極２８、母材２９間に印加すると、 スイッチング素子２２、電極２８、母材２９、電流検出器３０、スイッチング素 子２５に図３に示すような逆極性の電流が流れる。そして、タイマ３５のタイム アップするまで上述と同様に直流スタート電流設定器３１の設定信号に基づく定 電流Ｉ１が溶接負荷２７に流れて、タングステン電極２８が熱電子によって加熱 されアークが発生する。

【００２３】 そして、タイマ３５がタイムアップすると開閉部４０が開放され、開閉部４１ が短絡される。定常電流設定器３３の出力電流設定信号が誤差増幅器４２に供給 され、検出信号との誤差が増幅され、設定信号に基づく定常時の定電流を出力す る。ところが、低周波駆動装置２６がタイマ３５のタイムアップ信号を受けて低 周波発生装置２１のスイッチング素子２２，２５への駆動信号をオフし、スイッ チング素子２４，２３への駆動信号を出力し、スイッチング素子２４，２３はオ ンする。これにより母材２９に正電位、タングステン電極２８に負電位が印加す る図３に示すような正極性の電流Ｉ２が流れる。

【００２４】 交流アーク溶接を行う場合、設定器３４、スタート電流切換器３６は交流側の ＡＣを選定する。起動指令信号端子４７に交流アーク溶接を指令する信号が入力 すると、低周波駆動装置２６により低周波発生装置２１のスイッチング素子２２ ，２５に駆動信号を入力しオンさせる。このとき図示しない高周波発生装置によ り電極２８と、母材２９との間に高周波電圧を印加するとスイッチング素子２２ 、タングステン電極２８、母材２９、電流検出器３０、スイッチング素子２５に 図４に示すような逆極性の電流が流れる。この電流を電流検出器３０により検出 し、この検出信号を交流スタート電流設定器３２の出力電流設定信号とが誤差増 幅器４２に供給され、増幅器４２の出力信号により高周波駆動装置１３が高周波 インバータ８を制御し、交流スタート電流設定器３１の設定信号に基づく定電流 にフィードバックした図４に示すような起動電流Ｉ３を出力し、電極２８と母材 ２９にアークが発生する。そしてタングステン電極２８は熱電子によって加熱さ れる。

【００２５】 さらに、アークスタート失敗を避けるためにタイマ３５がさらにＴ２時間後に タイムアップすると、低周波駆動装置２６にタイムアップ信号を入力し、低周波 駆動装置２６によりスイッチング素子２２，２５をオフし、スイッチング素子２ ４，２３に駆動信号を入力しオンさせ、その後スイッチング素子２２，２５とス イッチング素子２４，２３を交互にオンオフさせ、図４に示すように溶接負荷２ ７に交流電流を流す。

【００２６】 さらにタイマ３５がＴ３時間後にタイムアップすると、開閉部４０が開放され 、開閉部４１が短絡される。定常電流設定器３３の出力設定信号が誤差増幅器４ ２に供給され、検出信号との誤差が増幅され図４に示すように設定信号に基づく 定常時の交流の定電流Ｉ４を出力する。

【００２７】 （他の実施例） 上記実施例は、低周波発生装置２１をブリッジインバータを用いて行っている が、図５に示すようにスイッチング回路を用いた低周波発生装置６１にも適用で きる。すなわち、図５において図１と同一符号のものは同一のもの又は同等機能 をもったものを示し、図１と異なる点は次の（ア）〜（エ）の点にある。

【００２８】 （ア）図１の変圧器１４の代わりに２次巻線中間タップを有する変圧器５４を設 け、この変圧器の１次巻線を高周波インバータに接続し、２次巻線のタップに電 極２８を接続した点。 （イ）図１の出力整流器１５の代わりにダイオード５６〜５９の２相半波整流回 路構成の出力整流器５５を設け、この整流器５５の一対の交流端子を２次巻線の 両端に接続した点。

【００２９】 （ウ）図１の平滑リアクトル２０の代わりに、一端が出力整流器５５の正、負出 力端子に接続された平滑用リアクトル６０ａ，６０ｂを設けた点。 （エ）図１のブリッジ構成の低周波発生装置２１の代わりに、２個の半導体スイ ッチング素子６２，６３を有する低周波発生装置６１を設け、スイッチング素子 ６２のコレクタエミッタを平滑リアクトル６０ａの他端、電流検出器３０を介し て母材２９に接続し、スイッチング素子６３のエミッタコレクタを平滑リアクト ル６０ｂの他端、電流検出器３０を介して母材２９に接続し、スイッチング素子 ６２，６３のベースを低周波駆動装置２６の出力に接続した点。

【００３０】 そして、図１の変圧器１４の２次巻線の出力と同様に高周波交流を出力整流器 ５５により２相半波整流され、平滑リアクトル６０ａ，６０ｂにより平滑されて 直流電源が形成される。 さらに低周波駆動装置２６によりスイッチング素子６２オンさせると、正極性 の直流電流が溶接負荷２７に流れる。又、スイッチング素子６３をオンさせると 、逆極性の直流電流が溶接負荷２７に流れる。さらにスイッチング素子６２，６ ３を交互にオンオフすることにより溶接負荷２７に交流電流が流れる。

【００３１】 この図５の交直ＴＩＧアーク溶接機のアークスタート時の動作は図１のアーク 溶接機と同様に動作させればよい。

【００３２】 そして、前記両実施例では変圧器１４，５４の小型化を図るため、交流入力電 源（低周波交流電源）をハーフブリッジインバータにより高周波交流に変換して いるがフルブリッジインバータにより交流に変換してもよい。また、高周波交流 を整流平滑し、低周波発生装置２１，６１の入力に用いる直流電源にしていたが 、交流入力電源をそのまま整流平滑し、低周波発生装置２１，６１の入力に用い る直流電源にしてもよい。この場合、定電流のフィードバック制御を行うために 、誤差増幅器４２の出力を低周波駆動装置２１叉は６１の入力信号とすればよい 。また各部の構成は実施例に限定されるものではない。

【００３３】

【考案の効果】

本考案は、以上説明したように構成されているため、直流溶接時の所定時間直 流スタートで設定された直流が出力してアークスタートし、交流溶接時逆極性の 直流電源で設定され所定時間後も継続する交流電流で設定されて、アークスター トするので電極が１００％タングステン電極であっても確実に行うことができる 。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の交直ＴＩＧアーク溶接機の１実施例
の結線図である。

【図２】直流溶接のアークスタートを正極性で動作させ
たときの図１の動作説明用タイミングチャートである。

【図３】直流溶接のアークスタートを逆極性で動作させ
たときの図１の動作説明用タイミングチャートである。

【図４】交流流溶接のアークスタートさせたときの図１
の動作説明用タイミングチャートである。

【図５】この考案の交直ＴＩＧアーク溶接機の他の実施
例の結線図である。

【符号の説明】

２ 入力整流器 ４ 高周波インバータ １３ 高周波駆動装置 １４，５４ 変圧器 １５，５５ 出力整流器 ２１，６１ 低周波発生装置 ２６ 低周波駆動装置 ２７ 溶接負荷 ２８ タングステン電極 ２９ 母材 ３０ 電流検出器 ３１ 直流スタート電流設定器 ３２ 交流スタート電流設定器 ３３ 定常電流設定器 ３４ 設定切換器 ３５ タイマ ３６ スタート電流切換器 ３７ オア回路 ３８，３９ ダイオード ４０，４１ 開閉部 ４２ 誤差増幅器 ４５〜４７ 起動指令信号端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 木下 敦史 大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３号 株式会社三社電機製作所内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源を入力しスイッチング素子をス
   イッチングし、出力に直流又は交流を出力して交流溶接
   又は直流溶接で使用される交流ＴＩＧアーク溶接機にお
   いて、 上記直流溶接時、直流スタート電流を設定する直流スタ
   ート電流設定器と、上記交流溶接時、交流スタート電流
   を設定する交流スタート電流設定器と、上記直流スター
   ト電流設定器の設定信号と上記交流スタート電流設定器
   の設定信号とを切り換えるスタート電流設定切換器と、
   スタート電流の出力する時間を設定するタイマと、上記
   スイッチング素子のオンオフにより直流スタート電流を
   出力又は逆極性の直流電流を出力し所定時間後も継続す
   る交流スタート電流を出力させる駆動信号を出力する低
   周波駆動装置により構成された交直ＴＩＧアーク溶接
   機。
2. 【請求項２】 上記交流スタート電流設定器の出力信号
   が上記直流スタート電流設定信号より大きい請求項１の
   交直ＴＩＧアーク溶接機。