JPH0813416B2

JPH0813416B2 - アーク溶接装置

Info

Publication number: JPH0813416B2
Application number: JP63183968A
Authority: JP
Inventors: 芳道安原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-07-22
Filing date: 1988-07-22
Publication date: 1996-02-14
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: JPH0234277A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、非消耗電極を用い不活性ガス雰囲気中で
アークを発生させ溶接を行うアーク溶接装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来のティグ溶接装置からなるアーク溶接装置は、非
消耗電極を用いて不活性ガス雰囲気中でアークを発生さ
せ溶接を行っている。

また、一般に、アーク溶接装置のアークスタートを行
うために、高周波を用いる高周波スタート手段が用いら
れている。

以下、この高周波スタート手段を用いたアーク溶接装
置の具体構成および動作を第４図に基づいて詳しく説明
する。

このアーク溶接装置は、第４図に示すように、溶接用
トランス８と電流制御回路９とからなる溶接電源７と、
高周波スタート手段である高周波高電圧発生回路10から
構成している。

高周波電圧発生回路10は、昇圧トランス11,火花ギャ
ップ12,カップリングトランス13および高周波コンデン
サ14とから構成している。

電流制御回路９は、サイリスタ91,92と、サイリスタ
点弧位相制御回路93とから構成している。

そして、溶接電源７の一方の出力端に、溶接用トーチ
４が接続されている。また、溶接電源７の他方の出力端
には、高周波高電圧発生回路10のカップリングトランス
13を介し溶接される母材６が接続されている。溶接用ト
ーチ４には、非消耗電極５が設けられている。

このアーク溶接装置は、溶接電源７の溶接用トランス
８に交流電源Ｅが印加されることにより、高周波高電圧
発生回路10の昇圧トランス11に溶接用トランス８を介し
電圧が印加され、昇圧トランス11の２次側に高電圧が発
生する。これにより、火花ギャップ12に高周波火花放電
が発生する。そして、火花ギャップ12の高周波火花放電
により、カップリングトランス13の２次側に高周波高電
圧が発生する。このカップリングトランス13の２次側に
発生した高周波高電圧が溶接電源７の出力に重畳して、
溶接用トーチ４の非消耗電極５と母材６間にアーク放電
を起す。これにより、溶接電源７から電流制御回路９に
より制御された溶接電流が出力される。そして、溶接用
トーチ４の非消耗電極５と母材６間に溶接電流が流れ、
アーク溶接が行われる。

このように、このアーク溶接装置は、高周波高電圧発
生回路10により高周波アーク放電を発生させ、アークス
タートを行っている。

また、この他のアークスタート行うための手段として
は、非消耗電極の先端を母材に接触させておき、非消耗
電極を母材から引き放すことによりアークスタートを行
うタッチスタート手段も知られている。

このタッチスタート手段を用いたアーク溶接装置を第
５図に基づいて説明する。

このアーク溶接装置は、第５図に示すように、まず、
溶接用トーチ４の非消耗電極５を母材６に接触させてお
く。そして、アークスタート時にモータ14を駆動させ、
駆動機構15により、溶接用トーチ４を引き上げ、非消耗
電極５と母材６とを引き放すものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の高周波スタート手段を用いたアーク溶接装置
は、アークスタート時の高周波高電圧発生回路10の火花
ギャップ12での高周波火花放電により、高周波ノイズが
発生する。この高周波ノイズにより、他の電子機器を誤
動作させたり、破壊させたりするという問題があった。

また、この高周波ノイズにより、アーク溶接装置とマ
イクロコンピュータ等を使用した自動機器とを組み合わ
せて、溶接の自動化を図ることは、非常に困難であると
いう問題があった。

また、高周波ノイズにより、テレビやラジオにも雑音
障害が起きるため、民家と近接した工場でアーク溶接装
置を使用するためには、フィルタや電磁シールド等の特
別な対策が必要とされる。このような高周波ノイズ対策
を行うためには、多大な費用を要するという問題があっ
た。

一方、タッチスタート手段を用いたアーク溶接装置
は、高周波ノイズは発生しないが、非消耗電極５と母材
６との短絡時に発生する過大電流により、非消耗電極５
の先端が溶融したり、変形したりしやすいという問題が
あった。

このように、このタッチスタート手段を用いたアーク
溶接装置は、非消耗電極５の寿命が著しく損なわれると
いう欠点があるため、一般に普及するに到っていない。

したがって、この発明の目的は、高周波ノイズの発生
がなく、かつ非消耗電極の寿命を損なわれることのない
アーク溶接装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明のアーク溶接装置は、溶接電源の出力端に無
負荷電圧が1000V以上の直流高電圧発生回路を並列に接
続したことを特徴としている。

さらに、短絡電流を100mA以下としている。

〔作用〕

この発明の構成によれば、溶接電源の出力端に無負荷
電圧が1000V以上の直流高電圧発生回路を溶接電源の出
力端に並列に接続したので、直流高電圧発生回路から高
い電圧の無負荷電圧が非消耗電極と母材との間に印加さ
れる。そして、溶接用トーチの非消耗電極の先端を母材
に接近させた時に、この直流高電圧発生回路から印加さ
れた無負荷電圧により、非消耗電極と母材間の絶縁が破
壊され、微小アーク放電が開始する。非消耗電極と母材
間に微小アーク放電が開始されると、非消耗電極の先端
が熱陰極になり、溶接電源からの溶接電流が流れやすく
なって、アークスタートが完了する。したがって、高周
波火花放電を使用せず、しかも非消耗電極と母材とを接
触させずにアークスタートを行うことができる。

なお、直流高電圧発生回路の無負荷電圧を1000V以上
にしたので、アークスタート時に、非消耗電極を母材に
極めて近くに接近させる必要がない。また、短絡電流を
100mA以下としたので、アークスタート時に、母材の表
面を著しく傷つけることがない。

〔実施例〕

この発明のアーク溶接装置の実施例を第１図ないし第
３図に基づいて説明する。

このアーク溶接装置は、第１図に示すように、溶接電
源７の出力端に直流高電圧発生回路１を並列接続してい
る。そして、非消耗電極５を用い不活性ガス雰囲気中で
アークを発生させ溶接を行っている。４は溶接用トー
チ、６は溶接される母材を示している。

以下、このアーク溶接装置の具体構成を第１図および
第２図に基づいて詳しく説明する。

直流高電圧発生回路１は、第１図に示すように、直流
高電圧電源２と制限用抵抗３とから構成している。

そして、溶接電源７の一方の出力端に溶接用トーチ４
が接続され、他方の出力端に溶接される母材６が接続さ
れている。溶接用トーチ４には、非消耗電極５が設けら
れている。

溶接電源７の一例を第２図に示す。この溶接電源７
は、第２図に示すように、溶接用トランス８および電流
制御回路９から構成されている。電流制御回路９は、サ
イリスタ91,92およびサイリスタ点弧位相制御回路93か
ら構成している。

つぎに、このアーク溶接装置の動作を第１図ないし第
３図に基づいて説明する。

いま、このアーク溶接装置の溶接電源７に交流電源Ｅ
が印加され、待機状態になっているとする。このとき、
直流高電圧発生回路１から、溶接電源７の出力端，すな
わち溶接用トーチ４と母材６間に、第３図に示す電圧V₀
の高い無負荷電圧が印加されている。そして、溶接用ト
ーチ４が母材６に接近すると、直流高電圧発生回路１か
らの高い無負荷電圧V₀により、不活性ガス雰囲気中の絶
縁が破れ、溶接用トーチ４の非消耗電極５と母材６の間
に微小アーク放電が開始される。そして、非消耗電極５
と母材６の間に微小アーク放電が開始されると、非消耗
電極５の先端が熱陰極となり、溶接電源７からの溶接電
流が非消耗電極５と母材６の間に流れやすくなって、ア
ークスタートが完了する。このように、溶接用トーチ4,
すなわち非消耗電極５と母材６との間に印加する無負荷
電圧V₀を高くすることにより、非消耗電極５を母材６に
近づけるだけでアークスタートを行うことができる。

また、このとき、直流高電圧発生回路１は、抵抗３に
より、第３図に示す波形a₀のように垂下特性の出力特性
となるように設定されている。I₀は、直流高電圧発生回
路１の短絡電流値を示している。波形a₁は溶接電源の出
力特性を示している。このように、直流高電圧発生回路
１の出力特性を垂下特性としたため、非消耗電極５と母
材６との間の微小アーク放電から、溶接電源７からの電
流制御回路９に制御された溶接電流によるアーク放電に
移行し、アークスタートが完了することになる。

この場合、直流高電圧発生回路１の無負荷電圧V₀を10
00V以上とし、短絡電流I₀を100mA以下としている。

ここで、直流高電圧発生回路１の無負荷電圧V₀を1000
V以上とし、短絡電流I₀を100mA以下とした理由を説明す
る。

直流高電圧発生回路１の無負荷電圧V₀を1000V未満に
すると、アークスタートを行うために、非消耗電極５を
母材６に極めて近くに接近させる必要が有り、実用上使
用不可能となる。また、短絡電流I₀が100mAを超える
と、前記したように、アークスタート時に母材６の表面
を著しく傷つけ、また、溶接性および経済性に劣るもの
となる。

したがって、直流高電圧発生回路１の無負荷電圧V₀を
1000V以上にすることにより、溶接用トーチ４を母材６
に近づけるだけで、容易に微小アーク放電を開始するこ
とができる。また、短絡電流I₀を100mA以下にすること
により、アークスタート時の母材６の表面を著しく傷つ
けることがない。また、溶接性の良さ、経済性を考慮し
て100mAとしている。

このように、このアーク溶接装置は、第４図に示す従
来の高周波スタート手段を用いたアーク溶接装置のよう
に、高周波ノイズの発生原因となる高周波火花放電を用
いた高周波高電圧発生回路10を使用せずに、アークスタ
ートを行うことができる。しかも、第５図に示す従来の
タッチスタート手段を用いたアーク溶接装置のように、
非消耗電極５と母材６とを接触させる必要がなく、非消
耗電極５の溶融，蒸発等による非消耗電極５の寿命の劣
化を防ぐことができる。

さらに、直流高電圧発生回路１の無負荷電圧を1000V
以上にし、短絡電流を100mA以下としたので、容易にア
ースタートを行うことができ、さらにアークスタート時
に母材６の表面を著しく傷つけることなく、溶接性およ
び経済性のよいものとできる。

また、この実施例のアーク溶接装置は、高周波ノイズ
の発生がないので、アーク溶接装置に近接して設置され
る電子機器に高周波ノイズ障害を与えることがなくな
る。さらに、ラジオやテレビ等の一般民生機器に与える
電磁障害を防止でき、民家に接近した工場でもアーク溶
接を行うことができ、フィルタや電磁シールド等の特別
な高周波ノイズ対策を行う必要がなくなる。

また、この実施例のアーク溶接装置と、パーソナルコ
ンピュータやマイクロコンピュータ等を使用した電子制
御機器と組み合わせて溶接の自動化を図ることができ
る。

〔発明の効果〕

この発明のアーク溶接装置は、無負荷電圧が1000V以
上の直流高電圧発生回路を溶接電源の出力端に並列に接
続した構成としたので、高周波ノイズの発生をなくすこ
とができ、しかも非消耗電極の寿命を損なうことがな
く、容易にアークスタートを行うことができる。さら
に、短絡電流を100mA以下とすることにより母材の表面
を著しく傷つけることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の概略構成を示すブロック
図、第２図は第１図の溶接電源の一例の具体構成を示す
回路図、第３図は第１図のアーク溶接装置の各部の出力
特性を示す波形図、第４図は従来の高周波スタート手段
を用いたアーク溶接装置の概略構成を示す回路図、第５
図は従来のタッチスタート手段を用いたアーク溶接装置
の概略構成を示すブロック図である。１……直流高電圧発生回路、５……非消耗電極、７……
溶接電源、V₀……無負荷電圧、I₀……短絡電流

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非消耗電極を用い不活性ガス雰囲気中でア
ークを発生させ溶接を行うアーク溶接装置において、溶
接電源の出力端に無負荷電圧が1000V以上の直流高電圧
発生回路を並列に接続したことを特徴とするアーク溶接
装置。
【請求項２】短絡電流が100mA以下である特許請求の範
囲第（１）項記載のアーク溶接装置。