JPS58103963A - 直流式溶接機制御装置 - Google Patents

直流式溶接機制御装置

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JPS58103963A
JPS58103963A JP20109981A JP20109981A JPS58103963A JP S58103963 A JPS58103963 A JP S58103963A JP 20109981 A JP20109981 A JP 20109981A JP 20109981 A JP20109981 A JP 20109981A JP S58103963 A JPS58103963 A JP S58103963A
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JP
Japan
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current
circuit
output
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welding
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Pending
Application number
JP20109981A
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English (en)
Inventor
Takashi Hachiman
尚 八幡
Chihiro Okatsuchi
千尋 岡土
Takatomo Izume
井爪 孝友
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58103963A publication Critical patent/JPS58103963A/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/06Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は整流回路を有し負荷回路に電力を供給する直流
式溶接機において、特に交流fill電流から負荷回路
に流れる直流側電流を算出し、負荷の変化、供給電源の
変化に従って直流電流を制御し得るよう圧した直流式溶
接機制御装置に関するものである。
発明の技術的背景 第1図は、従来の直流式溶接機の典型的な制御回路の構
成を示すものである0図において、交流電源1と直列に
接続したサイリスク等から成る電気弁2により、交流電
源を位相制御した出力を変圧器3の1次側に供給し、該
変圧器3の2次側に接続された整流シリツー)4により
直流に変換し、溶接電流として溶接機電極5に供給する
一方、溶接機電極5に流れる直流電流を電流検出器6に
よシ検出し、増幅器7にて増幅する。
そして、電流基準■1とこの直流電流とを比較して、そ
の偏差を増幅器8で増幅し、位相器9によって電気弁2
の導通位相を制御することにより、電流基準!、に比例
した負荷電流IDCを制御している。
ところで、簡易型の直流式溶接機としては、第1図に示
している電流検出器6、増幅器7゜8を省略し、位相器
9のみにより導通位相を設定して溶接を行なう軽済的な
機種も存在する。
しかしこの場合は、溶接電極5に流れる直流電流の精度
は大いに犠牲となる。つまり、第2図に示す如く、交流
側に流れる電流!ACと直流側に流れる溶接電流IDC
とは全く異なる電流波形となるからである。これは、交
流側のインダクタンス10に比して、直流側インダクタ
ンス11が著しく大きく、直流側電流IDCが整流ブリ
ッジ4を通って循環するためである。この循環電流は、
直流側インダクタンス11と抵抗値(図示せず)で表わ
される時定数によって変化する1%に、インダクタンス
は溶接ケーブル、被溶接材を加圧する電極5の帯溶接材
をかかえ込む位置によって変化するため、溶接位置によ
って直流電流が変わる現象が発生する。この様な不具合
を補かうため、直流式溶接材は第1図に示すように、電
流検出器6、増幅器1,8を含めた制御回路を採用する
ケースが多い。
背景技術の問題点 しかしながら、第1図に示す制御回路を有する直流式溶
接機制御装置の場合には、電流検出!!!6を直流側で
ある溶接ケーブルと整流ブリッジ4の間もしくは他の適
当な位置に挿入するといったやっかいな作業が必要であ
る。また、通常溶接用の変圧器3は電気弁2、増幅器7
.1および位相器9を含む制御装置とは距離が数十溝程
度離れて設置されることが多く、必然的に電流検出器6
と増幅器1間のケーブルが長くカリ、配線経路に数千〜
数万アンペアの溶接電流によるノイズを受は易くなシ、
その対策のための費用、ケーブル工事費用岬が高価とな
るという問題を有している。さらに電流検出器6も溶接
電流が大きいため検出器自身が大形かつ高価となる不利
さがあるばかりでなく、口がット等の自動化機械には電
流検出器6を挿入する場所がほとんどないといったよう
な問題もある。
発明の目的 本発明は、上記のような事情に鑑みて成されたもので、
その目的は直流側の電流を直接検出することなく安価に
して極めて高精度の直流(溶接)電流を得ることができ
る直流式溶接機制御装置を提供することにある。
発明の概要 上記目的を達成するために本発明では、交流電源出力を
サイリスタ婢の電気弁により位相制御し、骸出力を直流
に変換して被溶接材を加圧する溶接機電極に溶接電流と
して供給するような直流式溶接機制御装置において、上
記交流電源の出力電流を検出する電流検出器と、この電
流検出器からの出力を溶接機直流側電流と等価な電流に
変換する負荷シミニレ−21フ回路と、この負荷シミー
レージ冒/回路からの出力を電流実効値に変換する電流
値演算回路と、上記負荷シミ瓢ブージ四ン回路からの出
力を基に循環電流の実効値を算出する循環電流演算回路
と、この循環電流演算回路と上記電流値演算回路からの
各出力の合成値と溶接電流に対応した電流基準値とを比
較し、その比較出力により上配電気弁を位相制御する制
御回路とから制御装置を構成する。
発明の実施例 以下、本発明を図面に示す一実施例に基響いて説明する
。第3図は、本発明の直流、式溶接機制御装置の構成例
をブロック的に示したものである。なお、第1図におけ
る主回路部分は第3図では等価回路で示し、直流側イン
ダクタンス(L)77、直流側負荷抵抗(R)72から
直流側時定数T=L/Rで示す、tた、第1図と同一部
分には同一符号を付して示す。
第3図において、交流電源IK流れる電流を変流器等の
電流検出器13によシ検出し、これを整流器14ffC
て整流して抵抗J5により交流電流に比例した電圧を検
出し、角荷の時定数を得ゐための負荷シミーレージ璽ン
回路16を通して溶接機直流側電流と醇価な電流波形に
変換し、この出力を電流値演算回路2oにょシミ流実効
値に変換して加算器21に入力する。一方この加算器2
1には、上記負荷シミエブーシ璽ン回路16の出力であ
る電流波形を基にタイマー26から出力される同期ノヤ
ルスによって、第4図に示される直流電流値11*11
を測定する瞬時値記憶回路17を経由し、循環電流演算
回路18で指数関数e−xの各数値が記憶されている指
数、関数テーブル19を基に循環電流の実効値を求め、
これを加算器2ノに入力して上記交流電流値に加算する
。さらに、その加算出力を溶接電流値に対応した電流基
準■1と比較演算回路z2において比較し、その差分を
零とするよう点弧角演算回路23で、その差分値に対応
した点弧角を示す電流/点弧角関数テーブル24により
導通点弧角を決定し位相器25から電気弁2を導通して
交流電流■ACを制御するように構成している。
次に、かかる如く構成した装置の動作について第3図、
および第4図を用いて説明する。なお、VDは直流側出
力電圧、IDCは直流側布、流、iceは負荷シミエブ
ーシ璽ン回路16から出力される交流側電流波形、vg
は電気弁2を導通させる点弧ノ4ルスを夫々示す。
今、時刻t1で電気弁2を点弧・ダルスVgにて導通さ
せると、直流91JJKは正電圧VDが出力されて交流
電流(msが流れ始める。交流側インダクタンス10は
直流側インダクタンス1)に比較して著しく小さいので
、電流は整流ブリッジ4の循環電流から交流側へ急速に
転流する。直流電流IDC、交流側電流jaeは比例し
て共に増加し、時刻1.において直流電圧VDが零にな
ると交流側電流sacは減少し、直流側電流■Dc#′
i直流側インダクタンスLのために整流ブリッジ4を循
環し、時刻1.〜t3の間は時定数T=L/Hに従って
減衰する。直流電圧VDが零となる時刻1.における直
流電流■。、の値をII、次の点弧パルスによシ直流電
圧■。が再び印加される時刻tsKおける直流電流ID
Cの値を!!とすれば、循環電流は、I#@Tと表わさ
れる。
この直流電流値11s11は点弧ノ々ルスVgによって
電気弁2が導通し交流側電流jacを測定することによ
り求められる。つまシ、電流測定期間はタイムチャー)
Aに示される間、予め定められた非常に短い周期、例え
ば200マイクロ秒で交流側電流jaeの瞬時値を負荷
シミエブーシ璽ン回路16から取シ出し、電流値演算回
路20で各波形毎の瞬時値の2乗の和を求める。
この値を■とし、Ll””’j雪間に200マイクロ秒
毎にn回すンプルしたとすると、 となる、11時値11e11に対応したイ1 。
i3は点弧・々ルスと同時、および直流電圧VDが零に
なる直前に出力される同期、ノ臂ルスのタイミングによ
り瞬時記憶回路17に記憶される。
求められた’1es1および間隔tから、循環電流演算
回路18にて負荷回路の時定数Tを求める。す々わち、
I茸=11  ・  故に一↑ ここで、It、I、ともθ〜255ぐらいの数値に設定
しておくと、11eI*の値から1nllAt+11の
値をテーブル19から呼出しく2)式を計算して時定数
Tを求めることがてきる。次に、時間tを200マイク
ロ秒で割算して時間tl〜tmfsJlにおけるサンプ
ル回数nを求める。この時の瞬時値Ikは、 1(=1 、2 、3−曲・n 、 n=□200X1
0 ’ (1)式と同様に瞬時値の2乗の和を求め、この値を1
.とすると(3)式よシ、 ・・・・・・・・・・・・・・・(4)2とおくと、テ
ーラ展開式により z 2z Ti −xi l +7. 十−+・・・・・・・・・+−+
・・・・・・・・・と展開す21         n
l ることができるので、計算精度に必要な桁数まで展開し
て(4)式のITを求めることができる。
t1〜t1間は電源半サイクル間の時間ゆえに、この間
のサンプル回数nとすると、例えば5010 X 10
−3 Hzではn:−m−−1=50 となり実効電流値20
0X10− Irmaは と(5)式で求めることができる。
以上の手順は溶接の各1サイクル毎に行なわれるため、
交流電源電圧の変動、負荷時定数の変動によって加算器
21に測定された電流値と設定溶接電流値に対応した電
流基準値I8とに誤差が生じても、次のサイクルで直ち
に補正動作に入ることになるため、精度の良い電流制御
を行なうことが可能である。
仁のように、交流電源1の出力をサイリスタ等の電気弁
2により位相制御し、該出力を整流プリッゾ4にて直流
に変換して被溶接材を加圧する溶接機電極5に溶接電流
として供給するような直流式溶接機制御装置において、
上記交流電源1の出力電流を検出する電流検出器13と
、整流器14および抵抗15を介して得られる上記電流
検出器13からの出力を溶接機直流側電流と等価な電流
に変換する負荷シミエブーシ嘗ン回路1σと、この負荷
シミエブーシ曹ン回路16からの出力を電流実効値に変
換する電流値演算回路20と、上記負荷シミエブーシ■
ン回路16からの出力を基に瞬時値記憶回路17を介し
て循環電流の実効値を算出する循環電流演算回路18と
、この循環電流演算回路18と、上記電流値演算回路2
0からの各出力の合成値と溶接電流に対応した電流基準
値!、とを比較演算回路21にて比較しその比較偏差出
力により上記電気弁2を位相制御する制御回路とを具備
したことを特徴から装置を構成するようにしたものであ
る。
従って、交流側の小電流を検出することにより直流主回
路電流を間接的に検出し得るため、直流主回路の大電流
を直接検出することなく、精度の良い電流制御を行なう
、すなわち高精度の直流(溶接)電流を得ることができ
る。また、上記のように負荷(直流)側でガく制御装置
(交流)@において電流検出が成されるため、従来のよ
うな長距離に亘るケーブル配線工事を行なう必要がなく
工事が簡単と々って負担が大幅に軽減されるばかりでな
く、その分のケーブルおよびその工事費用が削減されて
極めて経済的な本のとすることができる。さらに、電流
の検出は交流側の小電流を検出することによシ行なって
いるため、それに使用する電流検出器としても小形で安
価なものでよく、よ)一層経済的なものとすることがで
きる等、従来にはないかつき的な効果が得られるもので
ある。
尚、上記では単相の主回路について説明したが、多相半
波、多相全波整流回路を有する主回路についても適用す
ることができる。また、上記実施例では負荷の時定数を
毎サイクル測定し九が、起動時のみ予め定められた固定
位相で点弧し、ItとI3から時定数を求めて、その後
の時定数演算を省く方法も、比較的溶接部位が均等に配
置され時定数変化の少ない場合に適用されることは勿論
である。
発明の詳細 な説明したように本発明によれば、交流側の(変圧器1
次側の)小電流を変流器岬の簡単な電流検出器を使用し
て検出し、負荷シミュレータ1フ回路により直流主回路
電流を間接的に検出し得るようにしたので、直流主回路
の大電輯を直接検出することなく、高精度の直流(溶接
)電流を得ることができる極めて信頼性の高い経済的に
も有利な直流式溶接機制御装置が提供・できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の直流溶接機の制御回路を示す図、第2図
は従来回路の場合の電圧、電流波形を示す図、第3図は
本発明の一実施例を示す構成図、第4図は第3図の動作
を説明するための図を示すものである。 1・・・交流電源、2・・・電気弁、3・・・変圧器、
4・・・整流!リッジ、5・・・溶接機電極、6・・・
電流検出器、7,8・・・増幅器、9・・・位相器、1
0゜11・・・インダクタンス、12・・・負荷抵抗、
13・・・電流検出器、14・・・整流器、15・・・
抵抗、16・・・負荷シミエブーシ買ン回路、17・・
・瞬時値記憶回路、18・・・循環電流演算回路、19
・・・指数関数チーゾル、20・・・電流値演算回路、
21・・・加算器、22・・・比較演算回路、23・・
・点弧角演算回路、24・・・電流/点弧角関数テーブ
ル、25・・・位相器、26・・・タイマー。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 ; 1oc  ’    −、−一一 第3図 第4図 i+     t2i3 特許庁&官  若 杉 相 夫  殿 1.事件の表示 特−昭56−201099号 2 発明の名称 @流式溶接機制御装置 3、補正をする者 事件との関係特許出願人 (307)東京芝浦電気株式会社 4、代理人 5、自発補正 (11−書添付図面の第4図を別紙の通り訂正する。 (3)  明細書第9頁第11行目に「この値をIとし
、」とある!「この値tIKとし、」と訂正する。 (4)  明細書@1o頁第1イ行目に「 」 とあるな。 「 拳                  」と訂正する
。 (6)  明細書第11頁第8行目に 」 とあるl。 」 と訂正する。 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 交流電源出力をサイリスタ等の電気弁によシ位相制御し
    、該出力を直流に変換して被溶接材を加圧する溶接機電
    極に溶接電流として供給するような直流式溶接機制御装
    置において、前記交流電源の出力電流を検出する電流検
    出器と、この電流検出器からの出力を溶接機直流側電流
    と等価な電流に変換する負荷シミエブーシ冒ン回路と、
    この負荷シミ具ブージ冒ン回路からの出力を電流実効値
    に変換する電流値演算回路と、前記負荷シミーレーン1
    フ回路からの出力を基に循環電流の実効値を算出する循
    環電流演算回路と、この循環電流演算回路と前記電流値
    演算回路からの各出力の合成値と溶接電流に対応した電
    流基準値とを比較しその比較出力により前記電気弁を位
    相制御する制御回路とを具備したことを%黴とする直流
    式溶接機制御装置。
JP20109981A 1981-12-14 1981-12-14 直流式溶接機制御装置 Pending JPS58103963A (ja)

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