JPH0833977A - 溶接用電源におけるアーク安定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶接用のアークの安定化に関し、無線周波数
干渉状態を引き起こすことのない同期型パルスアーク始
動／安定器を安価且つ容易に提供することを目的とす
る。 【構成】 溶接用端子104 と加工片端子103 の両端に接
続される溶接用電流源 T1 と、インパルス用変圧器 T2
とを設ける。スイッチ102 は、アークが開始又は再確立
される必要があるときにインパルス変圧器を溶接用電源
T1 と並列に接続するべく設けられる。制御回路105
は、電圧レベル検出回路，電圧レベル比較器，パルス発
生器，及び極性回路を備えており、アークの存在有無を
検出し、アークの存在がないことを検出すると直ちにイ
ンパルス用変圧器の一次側にパルスを印加する。電源は
交流でも直流でも可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、概略的にはガスタング
ステン・アーク溶接（ＧＴＡＷ）に用いる電源に関し、
特に、このＧＴＡＷに於いてアークを安定化させるため
の装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタングステン・アーク溶接（ＧＴＡ
Ｗ： Gas tungsten arc welding ）は、ティグ溶接（Ｔ
ＩＧ）とも呼ばれており、特にアルミニウムやマグネシ
ウム等の金属を溶接するために良く知られた方法であ
る。ＧＴＡＷについての記述は、米国溶接協会（ The A
merican Welding Society ）が発行した「溶接ハンドブ
ック」の第３章、“ガスタングステン・アーク溶接”第
７４頁乃至第１０７頁に於いて、アルミニウムやマグネ
シウムを溶接する際に関連する幾つかの課題を含めて見
い出すことができる。

【０００３】従来に於いて、矩形波状の交流ＧＴＡＷ用
電源装置を設けることがよく知られている。このような
電源装置はコストが嵩むため、正弦波６０ヘルツのＧＴ
ＡＷ電源装置に対する要望がある。このような電源装置
の１つとして米国特許第５，１８７，４２８号に開示さ
れたサイン波型の電源装置があり、参考例として関連付
けされる。ところが、このような正弦波６０ヘルツのＧ
ＴＡＷ用電源装置にあっては、そのアークが電流逆転時
に消滅することは極稀なことである。なぜならば、その
時間推移が比較的緩やかであるからである。

【０００４】タッチ又は他の方法によってアークを始動
することが好ましくない場合、あるいはそれが実際的な
場合、溶接用アークを始動するために高い電圧が要求さ
れることがよく知られている。安全性又は他の理由によ
り、溶接用電極に直流又は交流６０サイクルの高い電圧
を印加することは適切なことではない。したがって従来
に於ける多くのＧＴＡＷ電源装置は、始動及び安定化の
ために無線周波数（ＲＦ）の高電圧を提供している（１
／２サイクルに基づいた再点弧）。その理由は、無線周
波数の高電圧は作業者に危険な電気ショックを引き起こ
さないからである。

【０００５】最近は、無線周波数の高電圧を供給してア
ークの始動及び安定化を行うためにスパークギャップ発
振器が広く用いられている。このような無線周波数の高
電圧は、アークを安定させないと同時に厄介な問題を有
している。第１に、無線周波数の高電圧を用いたスパー
クギャップ発振器は、典型的に、連続的に動作すること
にある。これは高レベルの連続的な無線周波数干渉状態
を生成する可能性がある。また、直流溶接の場合、高電
圧の極性を溶接用電流の極性で同調させることが望まし
いが、スパークギャップ発振器を用いた場合には不可能
である。更に、高電圧の極性を溶接用電流の極性で同調
させることが望ましいことに加え、電流反転に同調させ
ることが望ましいが、このようなことはスパークギャッ
プ発振器を用いた場合には困難である。また、均一な直
流極性で溶接動作を行う際にアークを始動させるために
連続的な無線周波数の高電圧を用いるということは、ア
ークを安定化させるためには十分なエネルギーを提供す
るであろうが、アーク始動に助力する十分なエネルギー
を必ずしも提供するものではない。したがってスパーク
ギャップ発振器は、アークのために供給される電源の他
に別の電源を必要とする。これにより付加的な幾つかの
構成を必要とするのでコストを上昇させ、且つその設計
が複雑になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、上記の１つ又は幾つかの不都合を解決するＧＴＡＷ
アークの始動及び安定化方法ならびにアークの始動及び
安定化装置を提供することにある。特に、連続的な無線
周波数干渉を引き起こすことのないアーク始動及び安定
化装置に対する要求を満足させることにある。好ましく
は１つのパルス又は一連のパルスを用いることにある。
その理由として干渉に関して言えば、パルスは連続的な
無線周波数のように障害をもたらすものとは思われない
からである。また、本発明の他の目的は、溶接用電流と
同じ極性で且つ各１／２サイクルの開始時点で高い電圧
を提供することができる高電圧電源によりアークを始動
及び安定化させることにある。即ち、十分な瞬時エネル
ギーを供給してアーク始動を支援する能力をもつと共
に、その電力源として溶接用電力を利用する装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る第１の形態によれば、溶接用電源におけ
るアーク安定器に溶接用端子と加工片端子との間に結合
されるインパルス用電源を備える。そしてアークが始動
又は再確立される必要があるときにインパルス用電源を
溶接器用電源と並行して制御駆動するようなスイッチ装
置を設ける。尚、溶接用電源は交流でも直流でもよい。

【０００８】本発明に係る他の形態によれば、インパル
ス用電源が溶接用出力と並列又は直列に接続される。そ
してスイッチ装置がインパルス用電源を駆動し、インパ
ルス用電源が溶接用出力から電力を取り出すように構成
する。

【０００９】更に、本発明に係る他の形態によれば、溶
接用端子と加工片端子との間の溶接アークを安定化させ
る方法に、溶接用端子及び加工片端子に溶接用電流とパ
ルス用電力とを供給する段階を設け、溶接用アークが存
在していない場合には電圧パルスを溶接用電流と並列に
する。

【００１０】また、本発明に係る他の形態によれば、パ
ルス用電力をアークの両端又はアークと直列に提供し、
そのパルスが溶接用電源から取り出されるようなアーク
安定化方法を構成する。

【００１１】尚、本発明に係る他の原理的特徴及び利点
は、当業者においては以下の各図面，詳細な説明，及び
特許請求の範囲から明らかに理解されるであろう。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面とともに詳細に
説明するが、本発明は、以下の記述又は各図面に示され
る詳細な構成、並びに各構成要素の組合せ等、これらの
具体例に限定されるものではないことを付記しておく。
本発明は、その新規な技術思想に於いて他の形態も可能
であり、様々な方法を用いて実現され実行することが可
能である。尚、ここに用いられる言語表現又は用語は、
その説明の目的のためのものであり、限定的に用いられ
たものでないことも付記しておく。

【００１３】図１は、同期パルス式アーク始動／安定化
器１００の好ましい実施例に於ける電力及びインパルス
回路の概略的なブロック図を示している。広義に言う
と、本同期パルス式アーク始動／安定化器１００は、ア
ークが存在していないとき、即ち、立上り時、又は溶接
過程のアーク消滅時のいずれかの時点で負荷側へパルス
を供給する。これは、通常、正弦波電源の電流反転時に
起きる。

【００１４】以下、これについて詳細に説明する。直流
溶接用の同期型パルスアーク始動／安定器１００は、溶
接用電流（確立されるのに必要な溶接用電流）と同じ極
性のパルスを提供する。更に交流溶接の場合には、上記
パルスが同期され、これによりもしもアークが直ちに再
確立されないときには第１のパルスがその１／２サイク
ルの開始時点で供給される。以後の各パルスは、アーク
が再確立されるまで提供される。これらのパルスは、そ
の幅が狭く、基本的には約２μsec であるが非常に高電
圧であり、約５０００Ｖのオーダーである。勿論、当業
者に於いては、他の構成要素を選択することにより上記
パルスの各パラメータを変更することは容易であろう。

【００１５】同期式パルスアーク始動／安定化器１００
により安定化される溶接用電源は、溶接用変圧器Ｔ１，
ダイオードブリッジ１０１，及びモード選択スイッチ１
０２を備えている。同期式パルスアーク始動／安定化器
１００は、変圧器Ｔ２，制御回路１０５，及びキャパシ
タＣ１を備えている。その溶接用出力及びインパルス出
力は、加工片端子１０３及び電極端子１０４に供給され
る。

【００１６】変圧器Ｔ１は、一次巻線及び二次巻線を備
えている。図１に示されるように、変圧器Ｔ１は、単独
の位相変圧器であり、例えば、米国特許第５，１８７，
４２８号の内容に従って構成され得るものである。変圧
器Ｔ１は、その一次側で交流６０Ｈｚの２００Ｖ，２３
０Ｖ，４６０Ｖのいずれかを受電するように構成され得
る。勿論、変圧器Ｔ１は、他の電圧値及び他の周波数値
でも設計され得る。

【００１７】好ましい実施例に於いて、変圧器Ｔ１は、
約３対１の巻数比で構成されており、２３０Ｖの入力を
ステップダウンし、その二次側で約７５Ｖの出力を生成
する。この７５Ｖの信号は、ダイオードブリッジ１０１
及びモード選択スイッチ１０２に供給される。整流器１
０１の端子間に設けられるキャパシタＣ４及び抵抗器Ｒ
３は、高い電圧を吸収して整流器１０１を保護する。

【００１８】ユーザの選択できるモードは、モード選択
スイッチ１０２によって実現され、そのモードに従って
交流信号，正の直流電極信号，又は負の直流電極信号
が、ワークピース１０３及び電極１０４からなる溶接用
出力部に供給される。これにより溶接機は、交流電流，
又は何れかの極性の直流電流を用いて溶接を行なうこと
ができる。

【００１９】モード選択スイッチ１０２を通じて交流出
力が選択された場合、その電流出力は正弦波状の交流出
力であり、これは約７５Ｖのオープン回路電圧をもち、
ゼロ電位を通じて比較的ゆっくりとした変化をする。ま
た、モード選択スイッチ１０２を通じて直流出力が選択
された場合、その出力は、約７５Ｖのオープン回路電圧
をもつ整流された直流電流となり、何れかの極性となり
得る。即ち正電極又は負電極を形成するものとなる。

【００２０】上述のように、同期式パルスアーク始動／
安定化器１００は、アークを始動させて安定させるため
に高電圧のパルスを提供する。好ましい実施例におい
て、変圧器Ｔ２は、約１０対１の巻数比をもち、約７０
Ｖの入力電圧を約７００Ｖに昇圧する。勿論、当業者に
おいては分かるであろうが、この巻数比は、これ以外に
することができ、これらの形態も本発明の技術範囲に包
含され得るものである。

【００２１】次に、図２を参照しながら説明する。制御
回路１０５は、アークがいつ存在しなくなるかを検出す
る。制御回路１０５は、アークの存在がないことを検出
すると直ちにインパルス用変圧器７２の一次側にパルス
を印加する。このパルスは、約２５μsec の間に約０ア
ンペア乃至１００アンペアとなる。これにより電流が直
ちに中断され、インパルス用変圧器Ｔ２のインダクタン
スにより非常に高い電圧スパイクが反対方向に引き起こ
される。これは、通常フライバックスパイクと呼ばれ
る。尚、好ましい実施例において、このスパイクは、上
記変圧器の二次側で約５０００Ｖの大きさとなる。

【００２２】直流溶接の場合、約１００Ａのパルスの極
性は、このフライバックスパイクが、まさに確立される
溶接用電流と同じ極性をもつように選択される。これは
モード選択スイッチ１０２と、制御回路１０５内の幾つ
かのリレーとによって実現される。

【００２３】また、交流溶接の場合、パルスの極性は、
反転極性（正の電極）に固定される。なぜなら正電極か
ら負電極への電流反転は不安定であると考えられるから
である。

【００２４】このスパイクは、ワークピース１０３及び
電極１０４に印加されることによりアークを始動又は再
確立する。アークがいつ消滅するかを制御回路１０５が
監視するようにしているのでパルスは要望通りに提供さ
れる。これにより、通常、アークを始動して安定化させ
るために高い周波数を用いる各電源に共通して存在する
始動や継続的安定化に対するユーザーの選択作業の必要
性を解消する。

【００２５】図１から分かるように、インパルス用変圧
器Ｔ２、及びこれに関連される幾つかの構成要素（例え
ば、キャパシタＣ１）は、アーク負荷の両端で溶接用電
流源と並列に構成されている。インパルス用変圧器Ｔ２
と、これに関連される溶接用電流源をもつ各構成要素と
の並列接続形態は、本明細書に於いて、インパルス用変
圧器Ｔ２が溶接用電源と並列，又は、溶接用電源の両端
にあるとして記述される。尚、他の実施例としては、イ
ンパルス用変圧器Ｔ２が上記アーク負荷及び溶接用電流
源と直列に接続される。

【００２６】キャパシタＣ１は、変圧器Ｔ１によって提
供される低い６０Ｈｚの電流（インパルス信号に対して
低い）から変圧器Ｔ２を分離する。同様に、インダクタ
アークＺ２は、変圧器Ｔ２によって提供される速いパル
スから溶接用電流回路を分離する。

【００２７】図２に於いて、同期式パルスアーク始動／
安定化器１００の制御回路１０５は、電圧レベル検出回
路２０１，電圧レベル比較器２０３，パルス発生器２０
４，及び極性回路２０５を備えている。電圧レベル検出
回路２０１，電圧レベル比較器２０３，パルス発生器２
０４，及び極性回路２０５の各機能を概略を説明するこ
とにより制御回路１０５の詳細が容易に理解されるであ
ろう。

【００２８】概して言うと、電圧レベル検出回路２０１
は、加工片端子１０３と電極端子１０４との両端で電圧
を検出する。その出力電圧にはフィルターがかけられ、
電圧レベル比較器２０３に供給される。電圧レベル比較
器２０３は、この出力電圧を予め設定された基準電圧と
比較する。

【００２９】好ましい実施形態に於いて、この基準電圧
は、例えば４０Ｖ乃至４５Ｖ，即ち、開放回路電圧（ア
ークが確立されず、パルスが必要とされるときの電圧）
と、アーク電圧（アークが確立され、パルスが必要とさ
れないときの電圧）との間の電圧差の略１／２である。

【００３０】電圧レベル比較器２０３が、この基準電圧
と検出した各電圧との比較を基にアークが存在していな
い決定した場合、電圧レベル比較器は、パルス発生器２
０４にトリガー信号を供給する。電圧レベル比較器２０
３は、アークが暫時消滅したとき、又は、極性反転後に
アークがそれ自身、直ちに再確立し損ねたときにこのパ
ルスを供給するであろう。これによりインパルス用変圧
器は、電圧レベル比較器２０３を通じて正弦波の溶接用
出力に同期される。

【００３１】パルス発生器２０４は、アークが消滅した
ことを示すトリガー信号を受けると、これにより極性回
路２０５に対しインパルス用変圧器Ｔ２（図１参照）の
一次側に約７０Ｖの電源を約２５μsec 間、接続させる
ようにする。この間、インパルス用変圧器Ｔ２の一次側
を流れる電流は、約０Ａから約１００Ａに上昇する。

【００３２】約２５μsec の経過後、パルス発生器２０
４は、極性回路２０５に対し変圧器Ｔ２の一次側の電力
を直ちに取り除くようにさせ、変圧器Ｔ２の一次側に瞬
時的な電流変化を強制する。この瞬時的な電流変化は、
反対方向のフライバック電圧を発生させる。このフライ
バック電圧は、約２μsec 幅をもち、且つ約５０００Ｖ
のピーク電圧をもつパルスとなる。図１を参照して説明
したように、この約５０００Ｖの電圧は、端子１０３，
１０４に印加され、アークを再起動させる。また、他の
実施形態に於いては、上記フライバックパルスの代わり
にフォワードパルスが提供される。

【００３３】本実施例に於いて、パルス発生器２０４
は、アークが再確立されるまでトリガー信号を受け続け
るであろう。好ましい実施例に於いて、その反復レート
は約４００Ｈｚ乃至５００Ｈｚである。これにより、も
しも最初のパルスでアークが確立されなくても、アーク
が再確立されるまで、その後の幾つかのパルスが供給さ
れるであろう。

【００３４】直流モードの場合、上記極性リレーは、ユ
ーザーが選択した溶接用電流の極性に従って上記７０Ｖ
電源をインパルス用変圧器の一次側に接続する。このよ
うにすることで適切な極性が適用され、その結果、各電
極が負の場合にはインパルス用変圧器も負の電圧を供給
し、また、各電極が正の場合にはインパルス用変圧器も
正の電圧を供給する。

【００３５】また、他の実施例に於いて、交流溶接の場
合には交流電流の極性が制御回路１０５によって検出さ
れる。このパルスは、これにより次の１／２サイクルと
同じ極性で供給される。次の１／２サイクルの極性は、
その出力が短絡回路とされていなければ、入力信号の極
性，又は出力信号の極性から容易に決定され得る。正確
な極性パルスは、変圧器Ｔ２の２つの一次側巻線を用い
ることにより生成されるようしてもよく、その場合、電
子的なスイッチが２つの一次側巻線の一方を電源に接続
する。本実施例に於いて、直流溶接の場合にパルスの極
性を選択するために用いられる極性リレーは、電子的な
スイッチでも置き換えられ得る。

【００３６】このように制御回路１０５の機能を概略的
に説明したが、その構成及び動作の詳細は様々考慮され
得る。電圧レベル検出器２０１は、溶接機の各出力端子
１０３，１０４間の電圧を監視する。特に、電極端子１
０４の電圧は、入力部ＲＣ１−４に印加される。入力部
ＲＣ１−５は、端子１０３を動作させるために接続され
ており、入力部ＲＣ１０−１はシャーシ接地部に接続さ
れている。この電圧は、溶接用出力の接触器が係合され
る毎に入力部ＲＣ１−４，ＲＣ１−５間に印加される。

【００３７】上記両入力部は、抵抗器Ｒ１又はＲ２，及
びキャパシタＣ１又はＣ２によってＲＣ濾過される。こ
の濾過動作は、入力電流の応答時間を遅くし、これによ
り自己発生される雑音のためにアーク始動器が誤ったト
リガー動作をすることを防止するのを支援する。

【００３８】濾過された信号は、通常的な方法で結合さ
れたダイオードブリッジＤ６−Ｄ９によって全波整流さ
れる。ダイオードブリッジＤ６−Ｄ９は、抵抗器Ｒ４の
両端に出力電流の大きさに対応する大きさの直流電圧を
生成する。抵抗器Ｒ４は、ブリッジダイオードＤ６−Ｄ
９の負荷として設けられ、これら以降の電路を保証して
いる。更に、抵抗器Ｒ１及びＲ２と結合した電圧分割器
を備えている。

【００３９】抵抗器Ｒ４の両端の電圧は、抵抗器Ｒ５及
びＲ６からなる電圧分割器を通じて更に減少される。こ
れにより電圧検出回路２０１は、抵抗器Ｒ５及びＲ６と
共通のノードに正の極性信号を提供する。この極性信号
は、端子１０３及び１０４間の電圧の大きさに応答する
大きさをもつ。

【００４０】この電圧は、抵抗器１０４を通して電圧レ
ベル比較器２０３に提供されると共に、オペアンプＡ１
による比較器の非反転入力端子に提供される。抵抗器Ｒ
１４は、ツエ ナーダイオードＤ１０と共に設けられ、オ
ペアンプＡ１の非反転入力端子の電圧を約１０Ｖピーク
にクランプする。

【００４１】オペアンプＡ１の反転入力端子は、一対の
抵抗器Ｒ７，Ｒ１７からなる分割器による基準電圧を入
力する。この基準電圧は、アーク始動器をトリガーして
１つのパルスを開始させる電圧スレッショルドに設定さ
れる。

【００４２】アーク電圧が、オペアンプＡ１の非反転入
力端子の電圧をオペアンプＡ１の反転入力端子に供給さ
れる電圧スレッショルド以上で駆動すると、オペアンプ
Ａ１の出力端子は高レベルに駆動される。この出力端子
は、上記入力電圧が上記設定された電圧スレッショルド
以上に維持される限り高レベルに維持される。

【００４３】抵抗器Ｒ１８は、オペアンプＡ１の非反転
入力端子と出力端子との間に設けられて直流ヒステリシ
スループを形成する。オペアンプＡ１の出力端子が低レ
ベルのとき、抵抗器Ｒ１８に於けるフィードバック電圧
は、オペアンプＡ１の非反転入力端子における印加され
たアーク電圧から一部差し引かれる。オペアンプＡ１の
反転入力端子における基準電圧が大きくされるにつれ
て、オペアンプＡ１の出力は高くなり、そのフィードバ
ック電圧は、印加されるアーク電圧に加わる。これによ
り、印加される電圧の僅かな低下は、オペアンプＡ１の
出力に状態の変化を起こすのに十分なものとはならな
い。印加される電圧のこのような上昇は、オペアンプを
強制的に「ハード」状態に切り換え、過渡的な振動状態
が出力部に起きるのを防止する。同様に、アーク電圧が
低下しているときには逆の動作が起き、ターンオフに起
因する同様な応答を防止する。

【００４４】キャパシタＣ３は、抵抗器Ｒ１８と並列に
設けられており、抵抗器Ｒ１８と同じ機能を行うだけで
なく、交流時にもキャパシティとして機能する。このヒ
ステリシス作用は、印加されるアーク電圧フィードバッ
クに不変的に加わるものではなく（ＤＣの場合）、むし
ろ、比較器Ａ１の出力が状態を切り換えたとき過渡的な
スパイクを与えるものである。

【００４５】オペアンプＡ１の出力は、ＮＡＮＤゲート
Ｕ１Ａの一方の入力部に供給される。抵抗器Ｒ１９は、
オペアンプＡ１の出力部及びＮＡＮＤゲートＵ１Ａの上
記入力部に対して負荷インピーダンスを提供する。ＮＡ
ＮＤゲートＵ１Ａのもう一方の入力部はイネーブル信号
を入力する。このイネーブル信号は、アークを始動して
安定化するためにパルスを供給する必要が望まれるとき
に提供される。

【００４６】ＮＡＮＤゲートＵ１Ａの出力は、第２のＮ
ＡＮＤゲートＵ１Ｂの両方の入力部に供給される。これ
によりＮＡＮＤゲートＵ１Ｂの出力は、アークが始動さ
れて安定化されることが必要なときに高レベルとなり、
又、アークが存在しているときや、アークの始動動作が
不可能とされたときには低レベルとなる。このＮＡＮＤ
ゲートＵ１Ｂの出力はパルス発生器２０４に供給され
る。

【００４７】パルス発生器２０４はタイマーＵ２を備え
ている。タイマーＵ２のリセット端子（ピン３及び１
３）はロー状態のときに活性状態になる。これによりＮ
ＡＮＤゲートＵ１Ｂのピン４によって供給される電圧が
「ハイ状態」になると、タイマーＵ２のタイマー機能を
可能にする。

【００４８】ＮＡＮＤゲートＵ１Ｃは、タイマーＵ２の
トリガーピン１１への入力を遅らせるために設けられて
いる。ＮＡＮＤゲートＵ２Ｂの出力は、抵抗器Ｒ８及び
キャパシタＣ４からなるＲＣタイミング回路に供給され
る。ＮＡＮＤゲートＵ１Ｃは僅かな遅延動作を提供す
る。この遅延は、非常に短い時間であるが、タイマーＵ
２のピン１１に供給される立下りエッジトリガー信号の
適切な受信のために必要とされる。ダイオードＤ１１
は、電力ダウン時にキャパシタＣの放電路として設けら
れている。

【００４９】タイマーＵ２の出力ピン７は、通常「ハイ
状態」であり、ＮＡＮＤゲートＵ１Ｃの入力に接続され
ている。キャパシタＣ４の電圧が、ＮＡＮＤゲートＵ１
Ｃに対するＲＣタイマー入力のスレッショルドレベルを
越えると、ＮＡＮＤゲートＵ１Ｃの出力は「ロー状態」
になり、これにより、必要とされる立下りエッジトリガ
ーパルスをタイマーＵ２の入力ピン１１に供給する。

【００５０】トリガー時、タイマーＵ２の出力ピン１０
は「ハイ状態」となる。この信号は、トランジスタＱ５
及びＱ６からなるトーテムポールドライバを駆動し、キ
ャパシタＣ６及び抵抗器Ｒ２１からなるＲＣ回路の時定
数で決定されるパルス継続時間の間、「オン状態」にす
る。

【００５１】タイマーＵ２の出力ピン１０がタイムアッ
プ後（「ロー状態」になった後）、タイマーＵ２の出力
ピン９は「ハイ状態」となり、タイマーＵ２の入力ピン
４に立上りエッジトリガーパルスを提供する。このトリ
ガーパルスは、そのタイミングの間に「ロー状態」にな
るタイマーＵ２の出力ピン７でタイミング機能を開始す
る。タイマーＵ２の出力ピン７に於ける時間の長さは、
キャパシタＣ５及び抵抗器Ｒ２０からなるＲＣ回路の時
定数によって決定される。タイマーＵ２の出力ピン７
は、ＮＡＮＤゲートＵ１Ｃの入力部に接続されており、
これによりＮＡＮＤゲートＵ１Ｃの出力部を「ハイ状
態」に駆動する。これにより、次に時間合わせされる起
こるべきパルスの時期が設定される。このように時間合
わせされたパルスは、アークが確立されるまで連続的に
発生されるであろう。したがってキャパシタＣ５及び抵
抗器Ｒ２０は、パルスの反復レートを決定する。

【００５２】上記「トーテムポール」ドライバの出力
は、ゲートレジスタＲ３３を通じて極性回路２０５のト
ランジスタＱ７に提供される。トランジスタＱ７が「オ
ン状態」のとき、極性リレーは、電源からの「＋７０
Ｖ」電圧をインパルス用変圧器Ｔ２の一次側に接続す
る。

【００５３】この７０Ｖ電源は、溶接機の出力電圧から
取り出せれてもよく、ダイオードＤ１８及びインダクタ
Ｌ７を通じてリレーＣＲ１の各接点に接続されると共
に、インパルス用変圧機Ｔ２の一次側の一方に接続され
る。ダイオードＤ１８は、一次側のキックバック電圧が
電源内に戻ることを防止する。ダイオードＤ２９は、イ
ンダクタＬ７の両端に接続されており、インダクタＬ７
周囲のフリーホイール電流を提供する。

【００５４】一次側インパルス用変圧器Ｔ２の帰路は、
リレーＣＲ１の他方の部分を通じてトランジスタＱ７の
ドレインに導かれる。「オン状態」にドライブされてい
るとき、トランジスタＱ７は、電流を７０Ｖ電源の電源
帰路である接地端子に導く。

【００５５】インパルス用変圧器の一次側を通る電流の
立上り時間は、インダクタＬ７のインダクタンスによっ
て制限される。好ましい実施形態に於いてインダクタＬ
７は、そのインダクタンスが２５μＨであり、これによ
りインパルス用変圧器Ｔ２が溶接アークの早期点弧を引
き起こすのに十分な電圧のスパイクを与えることを防止
している。尚、アークの開始がインパルス用変圧器の
「オン時間」に起きたならば、その二次側は溶接アーク
を通して負荷状態となり、そのインピーダンスは十分に
低下する。また、他の実施形態に於いては、フライバッ
クパルスではなく、フォワードパルスを含めてインパル
スが早い時期又は遅い時期に起こるようにしてもよい。

【００５６】二次側の低いインピーダンスは、インパル
ス一次側回路内に反映され、過度な一次側侵入電流の発
生を引き起こすことになる。しかし立上り時間を制限す
ることにより、このような状態は起きず、電力消費の面
でトランジスタＱ７に対して支援する。

【００５７】抵抗器Ｒ３４及びキャパシタＣ１６とから
なる緩衝回路は、その電圧レートの範囲内でトランジス
タＱ両端の電圧を制限する。この緩衝器は、十分なキッ
クバック電圧が所望の二次電圧を達成できるように構成
される必要がある。

【００５８】インパルス用変圧器の二次側のパルス極性
は、リレーＣＲ１の接点状態によって決定される。この
極性は、溶接機の前面パネルに設けられた極性／レンジ
切換器内のマイクロスイッチによって選択される。

【００５９】上述のように、この７０Ｖ電源は、溶接機
出力電圧から取り出されてもよく、これにより本アーク
安定器が付加的な電源を必要としなくてもよいという利
点を提供する。したがって本安定器は、溶接機近傍に設
けられ、且つ溶接機から電源供給されながら「単独形」
の装置として構成され得る。

【００６０】このように本発明によれば、上記説明した
目的及び利点を十分に満足するアーク溶接用の同期パル
ス式アーク始動／安定器が提供されることが理解される
であろう。本発明は、その幾つかの特定的な実施例に関
連付けて説明されたが、当業者に於いては、これ以外に
他の様々な形態，変形例及び変更例が案出され得ること
は明らかであろう。したがって本発明は、特許請求の範
囲内に含まれる他の全ての形態，変形形態，変更形態を
も包含することを意図するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアーク始動／安定器の一実施例に
おける電源及びインパルス回路を示す概略的な回路図で
ある。

【図２】図１に於ける制御回路の概略的な回路図であ
る。

【符号の説明】

１００…アーク始動／安定化器 １０１…ダイオードブリッジ １０２…モード選択スイッチ １０３…ワークピース １０４…電極 １０５…制御回路 ２０１…電圧レベル検出回路 ２０３…電圧レベル比較器 ２０４…パルス発生器２０４ ２０５…極性回路

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接用電源におけるアーク安定器であっ
   て、 電極端子及び加工片端子と、 前記電極端子及び加工片端子の両端に接続されるべく適
   用されたインパルス用電源と、 前記インパルス用電源を制御可能に活性化するスイッチ
   と、 を具備するアーク安定器。
2. 【請求項２】 前記インパルス用電源が、 前記溶接用電源と並列に接続された二次巻線をもつイン
   パルス用変圧器と、 溶接アークの存在の有無を決定する検出回路と、 前記検出回路に接続されると共に前記スイッチに接続さ
   れ、前記溶接アークが存在していないときに前記スイッ
   チを動作可能にする制御回路と、 を具備する請求項１に記載のアーク安定器。
3. 【請求項３】 前記溶接用電源が、正弦波の交流電流源
   を備えている請求項２に記載のアーク安定器。
4. 【請求項４】 前記溶接用電源が、矩形波の交流電流源
   を備えている請求項２に記載のアーク安定器。
5. 【請求項５】 前記溶接用電源が、更に直流電流源を備
   えている請求項２に記載のアーク安定器。
6. 【請求項６】 前記インパルス用電源が、前記直流電流
   源と同じ極性で接続される請求項５に記載のアーク安定
   器。
7. 【請求項７】 前記インパルス用電源が、正極性の電極
   に接続される請求項２に記載のアーク安定器。
8. 【請求項８】 前記インパルス用電源が、確立すべき溶
   接アークの極性で接続される請求項３に記載のアーク安
   定器。
9. 【請求項９】 前記インパルス用変圧器が更に一次側巻
   線を備え、該一次側巻線のための電力が前記溶接用電源
   の出力部から取り出されるように構成されている請求項
   ２に記載のアーク安定器。
10. 【請求項１０】 前記制御回路は、前記アークが確立さ
    れていないときに前記インパルス用電源を反復的に活性
    化する手段を備えている請求項２に記載のアーク安定
    器。
11. 【請求項１１】 溶接用電源におけるアーク安定器であ
    って、 電極端子及び加工片端子と、 前記溶接用電源に接続されるべく適用され、その電力が
    前記溶接用電源の出力部から取り出されるように構成さ
    れたインパルス用電源と、 前記インパルス用電源を制御可能に活性化するスイッチ
    と、 を具備するアーク安定器。
12. 【請求項１２】 前記インパルス用電源が、 前記溶接用電源と並列に接続された二次巻線をもつイン
    パルス用変圧器と、 溶接アークの存在有無を決定する検出回路と、 前記検出回路に接続されると共に前記スイッチに接続さ
    れ、前記溶接アークが存在していないときに前記スイッ
    チを動作可能にする制御回路と、 を更に具備する請求項１１に記載のアーク安定器。