JPS61119378A - 直流ア−ク溶接電源 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は所望の溶接電流の時間的変化を溶接用直流リア
クトルを使用しないで実用する直流アーク溶接電源に係
り、特に消耗電極を使用した直流アーク溶接に好適な直
流アーク溶接電源に関する。

〔発明の背景〕

従来の溶接電流の時間的変化を溶接用直流リアクトルを
使用しないで実現している直流アーク溶接電源は、特開
昭５３−５５４３７号に記載のように電圧フィードバッ
ク回路に位相遅れをもたせる方法及び「溶融溶接機器６
」のＰＰ、３５〜３６で開示されている溶接電流の微分
値を基準値から差引き制御信号とする等価リアクトル方
式を、インバータ制御に適用した特開昭５８−８１５６
７号がある。

しかし、これら公開公報に記載のものは、直接溶接電流
の時間的変化を検出して、溶接電流の増加時の立上り速
度減少時の下降速度を制御することにより常に最適なア
ーク状態とする点については配慮されていない。

消耗電極を用いた直流アーク溶接においては、溶接開始
時又は溶接中に消耗電極と被溶接物とが短絡することが
ある。この場合、適正な立上り速度を有する短絡電流を
通電しないと円滑なアーク移行ができなかったり、スパ
ッタが多発して溶接欠陥を生じたりする。さらに、短絡
移行形アーク溶接のアーク期間では、適正な下降速度を
有するアーク電流を通電しないと適正な溶込み深さの溶
接ビードが得られなかったり、アーク切れを発生して作
業性を害したりする。このために、従来の直流アーク溶
接電源では、溶接電流回路に溶接用直流リアク、トルを
設けて短絡時の溶接電流の立上り速度及びアーク時の溶
接電流の下降速度を調整するようにしていた。

溶接電流回路に溶接用直流リアクトルを設けた従来の直
流アーク溶接電源の例を第１図と第２図に示した。

第１図は、入力端子１からの交流電力を溶接変圧器２と
整流増幅器３と溶接用直流リアクトル４とを通じて溶接
、負荷５に供給している。なお、□　　第１図の例では
、整流増幅器３は、溶接電源の出力電圧又は出力電流を
設定する出力設定器６の出力電圧と溶接電源出力をフィ
ードバックした電圧フィードバック回路７の出力電圧と
の偏差値で駆動されている。

第２図は、従来のインバータ式直流アーク溶接用電源の
ブロック線図である。入力端子１からの交流電力を整流
回路８とインバータ回路９と整流平滑回路ｌＯと溶接用
直流リアクトル４とを通じて溶接負荷５に供給している
。この例では、インバータ回路９は、溶接電源の出力電
圧又は出力電流を設定する出力設定器６の出力電圧と溶
接電源出力（電圧又は電流）をフィードバックした電圧
フィードバック回路７の出力電圧との偏差値でインバー
タ駆動回路１１を通じて駆動されている。

しかし、これら第１図及び第２図で示した溶接用直流リ
アクトルの適正インダクタンス値は、溶接条件によって
数１０μＨないし数１００μＨと広範囲であり、しかも
溶接電流が数１０ＯＡと大きな値をとるので大形の溶接
用直流リアクトルとなり、種々の異なる溶接条件に適合
したインダクタンス値の選定及び小形軽量な溶接用直流
リアクトルの設計、製作が極めて困難であった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、溶接電源の時間的変化を直接検出して
、溶接電流の増加時の立上り速度と減少時の下降速度を
制御することにより常に最適なアーク状態を実現する直
流アーク溶接電源を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は上記した従来の溶接用直流リアクトルの欠点を
解消するものであって、インバータ式直流アーク溶接電
源の溶接負荷変動に対して溶接電流の時間的変化を直接
検出して、溶接電流の立上り速度と下降速度を制御する
ことにより小形軽量で最適なアーク状態を実現する直流
アーク溶接電源である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第３図により説明する。同図
において１は入力端子であり例えば三相交流ｆｌｔ源に
接続される。８は交流を直流に変換する整流回路である
。９は整流回路８の出力を制御するインバータ回路であ
り、同図の場合にはブリッジ形構成のトランジスタと高
周波変圧器が使用されている。１０はインバータ回路の
出力を整流及び平滑化する整流平滑回路であり、その時
定数はアークの安定性のために必要な出力変化の時定数
に比較して充分短かく設計されている。５は溶接負荷で
あり、消耗電極、アーク及び被溶接材から構成されてい
る。

１３は溶接電流通路に溶接負荷５と並列に接続されてい
る出力電圧検出器である。１２は制御用直流リアクトル
又はロゴスキーコイルであり、溶接電流通路に配備され
、溶接負荷５の変化に応じ流リアクトル又はロゴスキー
コイルのインダクタンス値、■は溶接電流、ｔは時間で
あり、Ｌはアークの安定性のために必要な出力変化の時
定数に影響しない程度に小さい値を採用）の形で直接電
圧検出する検出器である。１４は、制御用直流りＩ アクドル又はロゴスキーコイルが検出したＬ　−ｔ を増幅する電圧増幅器である。１５は出力電圧検出器、
１３の出力電圧を入力とし溶接負荷５の消耗電極と被溶
接材間の負荷状態が短絡かアークかを判別する短絡アー
ク判別回路である。１６は、短絡アーク判別回路の出力
を入力として、電圧増幅器１４の出力電圧に対して基準
電圧を発生する基準電圧回路である。６は、溶接電源の
出力電圧　　゛を設定する出力調整器である６７は出力
調整１６で設定した出力電圧から出力電圧検出器１３で
検出した溶接負荷電圧を引いた電圧を入力として増幅を
行う電圧フィードバック回路である。１７は基準電圧回
路１６の出力電圧から電圧増幅器１４の出力電圧を引い
た差電圧を入力として増幅を行う増幅器である。１８は
電圧フィードバック回路の出力電圧に増幅器１７の出力
電圧を加算した電圧を入力として増幅を行う演算増幅器
である。

１１は演算増幅器１８の出力電圧を入力として、インバ
ータ回路９を駆動するインバータ駆動回路である。

本実施例においては、インバータ駆動回路１１は一般の
フィードバック制御の基本動作に従ってＩ Ｅ５−（ｋ、−＋、、　−＋ＪＥＬ）＝０　　−・−・
（１）ｄ七 となるように動作する。ここに、ｋ、、に２は定数であ
り、Ｅ、は出力設定器６の設定出力電圧、ＥＬは溶接負
荷電圧である。

第４図は、基準電圧回路１６の具体例を示している。基
準電圧回路１６は、コンデンサＣ１の充放電回路１６ａ
と微分回路１６ｂとから構成されている。溶接負荷電圧
をＡ点から入力して負荷状態が短絡かアークかを判別す
る短絡アーク判別回路１５の出力点Ｂの出力電圧に応じ
て、コンデンサＣ１の充放電回路１６ａは、短絡期間で
トランジスタＴ１を導通させＲ，ＸＣ，の時定数でコン
デンサＣ１を充電し、アーク期間にはトランジスタＴ１
を非導通、トランジスタＴ２を導通状態となし、コンデ
ンサＣ３に菩えた電荷をＲ４、ＸＣ１の放電時定数で放
出するように構成されている。

したがって、短絡期間の充電時定数Ｒ３ＸＣ，とアーク
期間の放電時定数Ｒ，ＸＣ，は、抵抗Ｒ３及びＲ４を可
変することにより溶接条件に応じて任意に設定できる。

微分回路１６ｂは、コンデンサＣ１の充放電回路１６ａ
の出力電圧ｖｃを微分して電圧増幅器１４の出力電圧の
基準電圧を得るために設けている。

第５図には、基準電圧回路１６の入出力電圧波形と電圧
増幅器１４の出力電圧波形の関係を示した。出力電圧ｖ
Ｌが基準電圧回路１６の出力電圧であり、短絡期間には
Ｒ，ＸＣ，の時定数を有する下降電圧波形、また、アー
ク期間にはＲ４ＸＣ１の時定数を有する上昇、電圧波形
である。したがって、第３図に示した増幅器１７の入力
には、短絡期間とアーク期間で個所に出力電圧ｖＬと電
圧増幅器１４の出力電圧の差電圧が入力されるので、溶
接電流の増加時の立上り速度と減少時の下降速度を制御
することができる６ 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、大形で重い溶接用
直流リアクトルを用いることなく、簡単な装置によって
溶接負荷の変動による溶接電流の波形制御が可能となる
ことから高品質溶接が図れると共に溶接電源の小形軽量
化も達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の直流アーク溶接用電源のブロック線図、
第２図は従来のインバータ式直流アーク溶接用電源のブ
ロック線図、第３図は本発明によるインバータ制御式直
流アーク溶接用電源のブロック線図、第４図は第３図の
制御用直流リアクトル又はロゴスキーコイルの検出電圧
に対する基準電圧回路の実施例を示す接続図、第５図は
第３図の短絡アーク判別回路の出力波形と制御用直流リ
アクトル又はロゴスキーコイルの検出電圧及び基準電圧
回路の出力電圧の関係を示している。 １・・・入力端子、２・・・溶接変圧器、３・・・整流
・増幅器、４・・・溶接用直流リアクトル、５・・・溶
接負荷、６・・・出力設定器、７・・・電圧フィードバ
ック回路。 ８・・・整流回路、９・・・インバータ回路、１０・・
・堅き平滑回路、１１・・・インバータ駆動回路、１２
・・・制御用直流リアクトル又はロゴスキーコイル、１
３・・・出力電圧検出器、１４・・・電圧増幅器、１５
・・・短絡アーク判別回路、１日・・・基準電圧回路、
１６ａ・・・充放電回路、１６ｂ・・・微分回路−１７
・・・増幅器、１８・・・演算増幅器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶接電源の出力設定信号と溶接電源の出力を入力と
   する電圧フィードバック回路の出力信号とを比較し、溶
   接電源の出力を制御する直流アーク溶接電源において、
   前記電圧フィードバック回路とは別に溶接電流通路に溶
   接電流の変化を検出する検出器と、基準溶接電流変化パ
   ターンを発生する基準電圧回路とを設け、前記検出器出
   力信号と前記基準電圧回路の出力信号との偏差電圧を前
   記電圧フィードバック回路出力信号に印加し溶接電源出
   力を制御したことを特徴とする直流アーク溶接電源。 ２、交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の
   出力を入力とするインバータ回路と、前記インバータ回
   路の出力を入力とする整流平滑回路を設けて溶接電源の
   出力となし、溶接電源出力設定器で設定した設定出力と
   溶接電源出力に設けた出力電圧検出器の出力との偏差電
   圧を入力とする電圧フィードバック回路と、前記電圧フ
   ィードバック回路の出力を入力とするインバータ駆動回
   路と、前記インバータ駆動回路の出力を入力として前記
   インバータ回路により溶接電源の出力を制御する直流ア
   ーク溶接電源において、前記出力電圧検出器の出力を入
   力とする短絡・アーク判別回路と、前記短絡・アーク判
   別回路の出力を入力とする基準電圧回路と、溶接電流通
   路に制御用直流リアクトル又はロゴスキーコイルとを設
   けて、前記基準電圧回路の出力と前記制御用直流リアク
   トル又はロゴスキーコイルによる出力との偏差出力電圧
   を求め、前記電圧フィードバック回路の出力電圧に、当
   該偏差出力電圧を加算するようにしたことを特徴とする
   直流アーク溶接電源。 ３、前記基準電圧回路と、コンデンサの充放電回路と微
   分回路とからなり、コンデンサの充放電回路の充電時定
   数及び放電時定数を可変とした特許請求の範囲第２項に
   記載の直流アーク溶接電源。