JPS61135481A - 直流ア−ク溶接機 - 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】 産業上の利用分野 本発明は消耗性電極を定速度送給して溶接するための定
電圧特性を有する直流アーク溶接機に関するものである
。

従来例の構成とその問題点 この種の直流アーク溶接機におけるアーク起動方法とし
ては溶接電源に定電圧特性を有する直流電源を使用し、
消耗性電極（ワイヤ）を送り出して母材と接触した瞬間
に極めて大なる電流によシワイヤを溶断させ、瞬時にア
ークに移行させる方法がとられている。

我々の実験によれば、アーク起動の良好なる条件として
は、第１図において、ワイヤ９と母材６とが接触した瞬
間に、非常に立上りの速い極めて大なる電流を２〜１０
１１ｇの時間得れば、接触瞬時よりワイヤ１ｏの先端か
らアークとなりワイヤの飛散がほとんどなく非常に良好
なアーク起動を確実に行うことができる。

従来のスイッチング素子を用いたインバータ式溶接機に
おいては第１図に示すようなバイパス巻線６とバイパス
電流を制御する制御整流素子７を組合せ、直流リアクト
ルをバイパスするバイパス回路を用いて、アーク起動時
にワイヤ９と母材５間に立上りの速い極めて大なる電流
７得ている。

なお、１はインバータユニット、３は整流素子、４は直
流リアクトル、８はワイヤ通電チップ、１ｏはノズルで
ある。

しかしこのような方法は溶接用変圧器２に余分なバイパ
ス巻線を設けねばならず、また高価な制御整流素子７が
必要なため不経済なばかりでなく、回路が複雑となる欠
点があった。

発明の目的 本発明はこのような従来の欠点を解決するもので、バイ
パス回路を使わずして電気的に上記アーク起動を良好に
するものである。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、アークスタート時
にスイッチング周波数またはチコッパ周波数を低くし、
アークスタート後に、溶接が安定した後にスイッチング
周波数またはチジッパ周波数を高くする周波数切換回路
を具備したものである。

実施例の説明 以下に従来と対比しながら本発明の構成を述べる。

従来、スイッチング素子を用いたインバータ式直流アー
ク溶接機においては、Ｋ１図におけるスイッチング素子
で構成されたインバータユニット１のスイッチング周波
数は、アーク起動時も、アーク起動後もＷｃ２図に示す
ように同一スイッチング周波数（ｆａｘｎｚ）でスイッ
チングを行っていた。

この方法では立上りの速い極めて大きな電流を必要とす
るアーク起動時も、あまり立上りの速い大きな電流を必
要とせず、逆に速い立上りを抑えた電流が好ましい溶接
中も主回路の動特性は変わりなく、そのため両者を最適
条件にすることが非常に困難であった。そこで本発明は
、第３図に示すように、アーク起動時の１０Ｓ−１，（
約１０１１１１５〜数Ｓ）の期間はスイッチング周波数
（ｆｂｘｇｚ）　ｔアーク起動後のスイッチング周波数
の捧以下にするような周波数切換回路を設け、アーク起
動時にはＷｃ４図に示すように大きな電流を得るように
したものである。

第４図はアーク起動時のアーク起動電流の状態を示すも
ので、 ｆｂ　＝　”／２ の条件で五とｆｂのスイッチング周波数のそれぞれの電
流立上シを示すが、同一のデユーティ７５％で比較する
と斜線で示す部分子ｂ□２の方が大きな電流値を得てい
る。したがって、アーク起動時に周波数を低くすると、
大きな電流が得られアーク起動を良好にすることができ
る。またアーク起動後は周波数を高くすることにより、
溶接アークに最適な動特性を得ることができる。すなわ
ち、直流リアクトル４のインダクタンス値とアーク起動
時のスイッチング周波数ｆｂ　　とアーク起動後の、ス
イッチング周波数ｆｌＬ　の選定によりアーク起動時と
アーク起動後の動特性をそれぞれ最適値に選定すること
が可能となる。

以下、本発明の実施例を第５図を用いて詳細に説明する
。第５図かられかるように本発明の装置はインバータユ
ニット１、溶接用変圧器２、整流素子３、直流リアクト
ル４、母材６、ワイヤ９、ワイヤ通電チップ８、ノズル
１ｏは第１図の従来例とほぼ同じ配置で接続されている
。１１は溶接電流を検出するシャント、１２はシャント
１１からの直流信号電圧を検出する電流検出回路、１３
は電流検出回路１３からの信号を受け、第３図に示すよ
うな周波数切換特性を有する周波数切換回路、１４は周
波数切換回路１３からの信号を受け、インバータユニッ
トのスイッチング素子をドライブするドライブ回路であ
る。

本発明の装置の動作を第６図を参照して説明すると、次
の通りである。第６図ａは溶接電流Ｉａ、同図すはイン
バータユニット１のスイッチング周波数を示す。アーク
起動時（ｔｏ−ｔ１間）の溶接電流Ｉａは、インバータ
ユニット１のスイッチング周波数がｆｂ　ｔｇｚと低い
ためにアーク起動に必要な大電流を得ている。そしてア
ーク起動後（１１〜１３間）には溶接安定性や、溶接作
業性、溶接結果に良いとされている電流リップルの少い
電流波形を高いスイッチング周波数（ｆａｘｉｚ　　）
で実現している。すなわち、アーク起動時とアーク起動
後のスイッチング周波数をそれぞれの溶接条件に最適と
なるように切換えて選定している。

ここで、アーク起動時のスイッチング周波数ｆｂ　ｘａ
ｚ　と溶接時のスイッチング周波数ｆ＆ｘｔｘｚｋ大き
く変える場合、 ム〉２ｆｂ の時には、溶接機の主回路の動特性がアーク起動時とア
ーク起動後で大きく変化する。そのため切換えを瞬時に
行うと、切換え時にアーク不安定をおこしやすい。ゆえ
にスイッチング周波数の切換えを第７図に示すようにｔ
１〜ｔ２期間（１０ｍｓ〜数Ｓ）に無段階に行なうよう
な周波数切換特性を第６図の周波数切換回路１４に持た
せると、出力変動がスムーズになるので、よりすぐれた
アーク起動性とアーク安定性を得ることができる。

発明の詳細 な説明したように本発明は、アーク起動時とアーク起動
後の溶接時に、それぞれの条件に最適な主回路の動特性
をスイッチング素子のスイッチング周波数の切換えのみ
で簡単に実現することができ、すぐれたアーク起動性と
アーク安定性を得ることができる。また従来の方式より
もはるかに材料の節減ならびに組立工数の低減が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスイッチング素子を用いたインバータ式
直流アーク溶接機の電気回路図、第２図は従来のスイッ
チング素子を用いたインノ（−タ弐直流アーク溶接機の
スイッチング周波数上水す特性図、ｗｃＳ図は本発明の
インバータ式直流アーク溶接機のスイッチング周波数の
切換信号を示す特性図、第４図はスイッチング周波数が
高い場合と低い場合のアーク起動電流の状態を示す特性
図、第６図は本発明の一実施例によるインバータ式直流
アーク溶接機の電気回路図、第６図は第６図の実施例に
より得られたスイッチング周波数と溶接電流波形を示す
特性図、第７図にスイッチング周波数を無段階に切換え
た場合の切換信号を示す特性図である。 １・・・・・・インバータユニット、２・・・・・・溶
接用変圧器、１２・・・・・・電流検出回路、１３・・
・・・・周波数切換回路、１４・・・・・・ドライブ回
路。 第１図 　　Ｊ 第２図 ム 第３図 ａｔＩ 第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）スイッチング素子を用いたインバータ式または直
   列チョッパ方式であって、アークスタート時にスイッチ
   ング周波数またはチョッパ周波数を低くし、アークスタ
   ート後に、溶接が安定した後にスイッチング周波数また
   はチョッパ周波数を高くする周波数切換回路を具備した
   直流アーク溶接機。
2. （２）周波数切換回路はスイッチング周波数を１０ｍｓ
   〜数ｓｅｃの期間に除々に、無段階に高い周波数に切換
   えるものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の直流アーク溶接機。