JPS6147634B2 - - Google Patents
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- JPS6147634B2 JPS6147634B2 JP53013890A JP1389078A JPS6147634B2 JP S6147634 B2 JPS6147634 B2 JP S6147634B2 JP 53013890 A JP53013890 A JP 53013890A JP 1389078 A JP1389078 A JP 1389078A JP S6147634 B2 JPS6147634 B2 JP S6147634B2
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- JP
- Japan
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- welding
- switch
- current
- frequency
- capacitor
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- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 62
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 17
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 7
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/09—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
- B23K9/091—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits
- B23K9/092—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits characterised by the shape of the pulses produced
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高周波アーク溶接回路に関するもので
ある。直流アーク溶接装置において10KHz〜
100KHzの周波数の高周波パルス電流成分が溶接
電流に含まれると、非消耗性電極式、消耗性電極
式にかゝわらず、アークの硬直性、安定性に優
れ、高速溶接が可能であり、ビードも美しくなり
冶金学的にも溶接特性が改善できることは周知の
通りである。この高周波アーク電流と溶接効果と
の関係については、溶接電流の平均値を同一とし
た場合、(1)高周波パルス電流の周波数が高い程、
良好な特性となり、又(2)電流中のリツプル成分が
大きい程、アーク硬直性が増大して良好な溶接が
可能となる。
ある。直流アーク溶接装置において10KHz〜
100KHzの周波数の高周波パルス電流成分が溶接
電流に含まれると、非消耗性電極式、消耗性電極
式にかゝわらず、アークの硬直性、安定性に優
れ、高速溶接が可能であり、ビードも美しくなり
冶金学的にも溶接特性が改善できることは周知の
通りである。この高周波アーク電流と溶接効果と
の関係については、溶接電流の平均値を同一とし
た場合、(1)高周波パルス電流の周波数が高い程、
良好な特性となり、又(2)電流中のリツプル成分が
大きい程、アーク硬直性が増大して良好な溶接が
可能となる。
本発明は、上記(1)及び(2)を同時に満足せしめる
高周波溶接回路を提供することを目的としたもの
である。第１〜４図は従来例を示すもので、第１
図および第３図はそれぞれ異つた従来の高周波ア
ーク溶接の回路例図、第２図および第４図はそれ
ぞれ第１図および第３図の回路における溶接電流
波形図である。第１図および第３図中Ｅは溶接用
直流電源、SWは高周波スイツチ、L0は溶接機の
配線インダクタンス、R0は溶接機のアーク負荷
等価抵抗、Ｄは続流用のダイオード、Ｒは溶接電
流減衰時の時定数を小さくするための挿入抵抗、
また第２図、第４図は横軸に時間、縦軸に溶接電
流値をとつたものである。すなわち、これらの回
路はスイツチSWの開閉をくり返し行つて高速周
波パルス電流を得るものであるが、第１図の回路
はスイツチSWの閉時第２図のt0〜t1に示すよう
にＥ−SW−L0−R0−Ｅの回路で溶接電流を立上
がらせ、設定された平均電流を守るために必要な
スイツチSWのオンデユーテイ時間を経過した時
点t1でスイツチSWを開とし、L0−R0−Ｄ−L0の
回路に電流を流して第２図のt1〜t2に示すように
時定数Ｌ０／Ｒ０で減衰させ、設定された周波数で決定 される周期T0を経過した時点t2で再びスイツチ
SWを閉とし、以上のようなスイツチSWの開閉
をくりかえすことにより、第２図のような溶接電
流波形で溶接を行うものである。この場合、溶接
機の配線インダクタンスL0が高周波になると大
きくなり、これを小さくすることが不可能なた
め、減衰時の時定数Ｌ０／Ｒ０が大きくなり、減衰に時 間を要し、このため高い溶接周波数では、第２図
のようにリツプル成分の小さい溶接電流とならざ
るを得ない。したがつて、リツプル成分が小さい
ことから前述(1)のように高周波による溶接効果が
減少するという欠点がある。第３図の回路は、第
１図の場合の溶接電流のリツプル成分が小さいと
いう欠点を改善するため電源減衰時の回路に挿入
抵抗Ｒを挿入して、減衰時の時定数を小さくし、
第４図に示すようにリツプル成分を大きくするよ
うにしたものである。したがつて、リツプル大に
よる良好な溶接効果が得られる。しかし抵抗Ｒに
より莫大なエネルギーが消費されるため、運転効
率が低下するという致命的な欠点がある（この損
失はトーチ電圧10V、電流平均値200A、電流ピー
ク値400A、動作周波数20KHz、配線インダクタ
ンス15μＨとした場合、22KW程度となる）。
高周波溶接回路を提供することを目的としたもの
である。第１〜４図は従来例を示すもので、第１
図および第３図はそれぞれ異つた従来の高周波ア
ーク溶接の回路例図、第２図および第４図はそれ
ぞれ第１図および第３図の回路における溶接電流
波形図である。第１図および第３図中Ｅは溶接用
直流電源、SWは高周波スイツチ、L0は溶接機の
配線インダクタンス、R0は溶接機のアーク負荷
等価抵抗、Ｄは続流用のダイオード、Ｒは溶接電
流減衰時の時定数を小さくするための挿入抵抗、
また第２図、第４図は横軸に時間、縦軸に溶接電
流値をとつたものである。すなわち、これらの回
路はスイツチSWの開閉をくり返し行つて高速周
波パルス電流を得るものであるが、第１図の回路
はスイツチSWの閉時第２図のt0〜t1に示すよう
にＥ−SW−L0−R0−Ｅの回路で溶接電流を立上
がらせ、設定された平均電流を守るために必要な
スイツチSWのオンデユーテイ時間を経過した時
点t1でスイツチSWを開とし、L0−R0−Ｄ−L0の
回路に電流を流して第２図のt1〜t2に示すように
時定数Ｌ０／Ｒ０で減衰させ、設定された周波数で決定 される周期T0を経過した時点t2で再びスイツチ
SWを閉とし、以上のようなスイツチSWの開閉
をくりかえすことにより、第２図のような溶接電
流波形で溶接を行うものである。この場合、溶接
機の配線インダクタンスL0が高周波になると大
きくなり、これを小さくすることが不可能なた
め、減衰時の時定数Ｌ０／Ｒ０が大きくなり、減衰に時 間を要し、このため高い溶接周波数では、第２図
のようにリツプル成分の小さい溶接電流とならざ
るを得ない。したがつて、リツプル成分が小さい
ことから前述(1)のように高周波による溶接効果が
減少するという欠点がある。第３図の回路は、第
１図の場合の溶接電流のリツプル成分が小さいと
いう欠点を改善するため電源減衰時の回路に挿入
抵抗Ｒを挿入して、減衰時の時定数を小さくし、
第４図に示すようにリツプル成分を大きくするよ
うにしたものである。したがつて、リツプル大に
よる良好な溶接効果が得られる。しかし抵抗Ｒに
より莫大なエネルギーが消費されるため、運転効
率が低下するという致命的な欠点がある（この損
失はトーチ電圧10V、電流平均値200A、電流ピー
ク値400A、動作周波数20KHz、配線インダクタ
ンス15μＨとした場合、22KW程度となる）。
本発明は、こられの両方の欠点を同時にしかも
安価に解消しようとするものである。第５図は本
発明による高周波アーク溶接回路図で、図中Ｅは
溶接電流を供給するための溶接用直流電源、AL
は溶接アーク負荷でアーク負荷等価抵抗R0およ
び溶接機の配線等のインダクタンスL0からなる
ものである。HSは溶接用高周波スイツチ、Ｃは
ケーブルインダクタンスのエネルギーを吸収させ
るための大容量コンデンサー、LSは回生用低周
波スイツチ、Ｌは回生チヨツパー用インダクタン
ス、D1，D2はそれぞれ回生用および環流用整流
器、VcはコンデンサーＣの端子電圧であり、図
示のように接続して回路構成する。第６図は第５
図の回路による溶接電流の一電流波形例図であ
る。第５図の回路はスイツチHSを高速で開閉動
作することにより高周波溶接電流を得ると共にス
イツチHSとは別にスイツチLSを開閉動作するこ
とによりコンデンサＣ中のエネルギを電源Ｅに返
還するものである。今、溶接用スイツチHSが閉
じるとＥ−L0−R0−HS−Ｅの経路で第６図のＡ
区間に示すように溶接電流が増加する。電流ピー
ク値Ipに到達した時点でスイツチHSが開くと、
溶接機のインダクタンスL0の電流持続作用によ
りL0−R0−D1−Ｃ−Ｅ−L0の経路で第６図のＢ
区間に示すように電流が減衰する。この場合は
L0の両端にはVc−Ｅの電圧とR0の両端電圧の合
計が逆電圧として印加され、一般的高周波電源の
場合より短時間で負荷電流が０となる。このまゝ
でスイツチHSが開閉動作を繰り返すと、コンデ
ンサーＣの両端電圧Vcは充電され上昇する一方
であるためコンデンサーＣに吸収させたエネルギ
ーを放出する必要があるが、回生用低周波スイツ
チLSの開閉を行なえば、この放出が可能とな
る。この場合、スイツチLSの開閉周期は、スイ
ツチHSの動作周波数と特に関連がなくてもよ
く、低周波（100〜200Hz）でよい。スイツチLS
を閉じるとＣ−LS−Ｌ−Ｅ−Ｃの経路で回生電
流が増加し、スイツチLSを開くと回生用チヨツ
パーインダクタンスＬの電流持続作用によつてＬ
−Ｅ−D2−Ｌの経路で電流が減衰する。そし
て、コンデンサーＣが吸収するエネルギーとスイ
ツチLSの開閉によつて直流電源Ｅに回生するエ
ネルギーが平衡した時点でＣの電圧Vcは固定さ
れVcはどのような値でもこの平衡条件は、存在
する。具体的とは例えば、図示しないが、コンデ
ンサＣの電圧Vcを検出し、上限基準電圧より高
いときはスイツチLSの開閉動作をくり返してコ
ンデンサ電圧Vcを下げ、下限基準電圧より低い
ときはスイツチLSの開閉動作を停止してスイツ
チLSを開としてコンデンサＣの電圧Vcを上げ、
コンデンサ電圧Vcが、上限基準電圧と下限基準
電圧との間に入るように制御すればよい。そして
この回路に損失がなくトーチ電圧も０である場
合、この回生電流は溶接電流平均値と一致する。
なぜなら電源Ｅから流出した電流は回路損失がな
ければもとの値のまゝ電源Ｅに流入することから
明らかである。
安価に解消しようとするものである。第５図は本
発明による高周波アーク溶接回路図で、図中Ｅは
溶接電流を供給するための溶接用直流電源、AL
は溶接アーク負荷でアーク負荷等価抵抗R0およ
び溶接機の配線等のインダクタンスL0からなる
ものである。HSは溶接用高周波スイツチ、Ｃは
ケーブルインダクタンスのエネルギーを吸収させ
るための大容量コンデンサー、LSは回生用低周
波スイツチ、Ｌは回生チヨツパー用インダクタン
ス、D1，D2はそれぞれ回生用および環流用整流
器、VcはコンデンサーＣの端子電圧であり、図
示のように接続して回路構成する。第６図は第５
図の回路による溶接電流の一電流波形例図であ
る。第５図の回路はスイツチHSを高速で開閉動
作することにより高周波溶接電流を得ると共にス
イツチHSとは別にスイツチLSを開閉動作するこ
とによりコンデンサＣ中のエネルギを電源Ｅに返
還するものである。今、溶接用スイツチHSが閉
じるとＥ−L0−R0−HS−Ｅの経路で第６図のＡ
区間に示すように溶接電流が増加する。電流ピー
ク値Ipに到達した時点でスイツチHSが開くと、
溶接機のインダクタンスL0の電流持続作用によ
りL0−R0−D1−Ｃ−Ｅ−L0の経路で第６図のＢ
区間に示すように電流が減衰する。この場合は
L0の両端にはVc−Ｅの電圧とR0の両端電圧の合
計が逆電圧として印加され、一般的高周波電源の
場合より短時間で負荷電流が０となる。このまゝ
でスイツチHSが開閉動作を繰り返すと、コンデ
ンサーＣの両端電圧Vcは充電され上昇する一方
であるためコンデンサーＣに吸収させたエネルギ
ーを放出する必要があるが、回生用低周波スイツ
チLSの開閉を行なえば、この放出が可能とな
る。この場合、スイツチLSの開閉周期は、スイ
ツチHSの動作周波数と特に関連がなくてもよ
く、低周波（100〜200Hz）でよい。スイツチLS
を閉じるとＣ−LS−Ｌ−Ｅ−Ｃの経路で回生電
流が増加し、スイツチLSを開くと回生用チヨツ
パーインダクタンスＬの電流持続作用によつてＬ
−Ｅ−D2−Ｌの経路で電流が減衰する。そし
て、コンデンサーＣが吸収するエネルギーとスイ
ツチLSの開閉によつて直流電源Ｅに回生するエ
ネルギーが平衡した時点でＣの電圧Vcは固定さ
れVcはどのような値でもこの平衡条件は、存在
する。具体的とは例えば、図示しないが、コンデ
ンサＣの電圧Vcを検出し、上限基準電圧より高
いときはスイツチLSの開閉動作をくり返してコ
ンデンサ電圧Vcを下げ、下限基準電圧より低い
ときはスイツチLSの開閉動作を停止してスイツ
チLSを開としてコンデンサＣの電圧Vcを上げ、
コンデンサ電圧Vcが、上限基準電圧と下限基準
電圧との間に入るように制御すればよい。そして
この回路に損失がなくトーチ電圧も０である場
合、この回生電流は溶接電流平均値と一致する。
なぜなら電源Ｅから流出した電流は回路損失がな
ければもとの値のまゝ電源Ｅに流入することから
明らかである。
以上の動作を総合するとスイツチHS閉によつ
て、溶接機インダクタンスL0にたくわえられた
エネルギーはスイツチHSが開くとVc−Ｅの電源
に回生され、スイツチLSの開閉によりコンデン
サー電圧Vcの値を調整することにより、電流振
巾を確保できるように維持しながら溶接機インダ
クタンスL0からコンデンサーＣに移つたエネル
ギーを溶接電源Ｅに回生することになる。したが
つて、従来例として第３図に示した回路のような
電力損失を生ぜず、また第１図に示した回路の
場合のようにリツプル値が小さくなることがな
いため良好な溶接効果が得られる。また上記の
動作説明から容易に理解できるように溶接周波数
を一定とし、（通常は周波数一定で運転される）
溶接電流のピーク値を変えることなく、平均電流
を変えるには、コンデンサー電圧Vcすなわち、
コンデンサＣから溶接電源Ｅへの回生電圧の値を
調整することにより第６図に点線で示すようにＢ
区間の減衰傾度を変えればよい。また必要に応じ
て第６図に１点鎖線で示すようにスイツチHSの
オン時間制御により溶接電流のピーク値を変え、
減衰傾度を固定して平均電流の制御も可能であ
る。回生用インダクタンスＬをL0に比して大
きな値のものとすれば回生用スイツチLSのオ
ン・オフの動作周波数は溶接用スイツチHSの動
作周波数とは無関係に低周波にできるため、高周
波スイツチ２個を使用するような他の溶接回路に
比して、この点からもコストダウンが可能とな
る。以上述べたように本発明により高周波アーク
溶接装置の溶接効果、溶接効率および制御性の向
上、およびコストダウンが同時に可能となるとい
う優れた効果がもたらされるものである。
て、溶接機インダクタンスL0にたくわえられた
エネルギーはスイツチHSが開くとVc−Ｅの電源
に回生され、スイツチLSの開閉によりコンデン
サー電圧Vcの値を調整することにより、電流振
巾を確保できるように維持しながら溶接機インダ
クタンスL0からコンデンサーＣに移つたエネル
ギーを溶接電源Ｅに回生することになる。したが
つて、従来例として第３図に示した回路のような
電力損失を生ぜず、また第１図に示した回路の
場合のようにリツプル値が小さくなることがな
いため良好な溶接効果が得られる。また上記の
動作説明から容易に理解できるように溶接周波数
を一定とし、（通常は周波数一定で運転される）
溶接電流のピーク値を変えることなく、平均電流
を変えるには、コンデンサー電圧Vcすなわち、
コンデンサＣから溶接電源Ｅへの回生電圧の値を
調整することにより第６図に点線で示すようにＢ
区間の減衰傾度を変えればよい。また必要に応じ
て第６図に１点鎖線で示すようにスイツチHSの
オン時間制御により溶接電流のピーク値を変え、
減衰傾度を固定して平均電流の制御も可能であ
る。回生用インダクタンスＬをL0に比して大
きな値のものとすれば回生用スイツチLSのオ
ン・オフの動作周波数は溶接用スイツチHSの動
作周波数とは無関係に低周波にできるため、高周
波スイツチ２個を使用するような他の溶接回路に
比して、この点からもコストダウンが可能とな
る。以上述べたように本発明により高周波アーク
溶接装置の溶接効果、溶接効率および制御性の向
上、およびコストダウンが同時に可能となるとい
う優れた効果がもたらされるものである。
第１〜４図は従来例を示すもので、第１図およ
び第３図は、それぞれ異つた回路例図、第２図お
よび第４図は、それぞれ第１図および第３図の回
路における溶接電流波形図である。第５図は本発
明による高周波アーク溶接回路図、第６図は第５
図の回路による溶接電流の一電流波形図である。
び第３図は、それぞれ異つた回路例図、第２図お
よび第４図は、それぞれ第１図および第３図の回
路における溶接電流波形図である。第５図は本発
明による高周波アーク溶接回路図、第６図は第５
図の回路による溶接電流の一電流波形図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 下記の全ての条件を備える回路構成とした高
周波アーク溶接回路。 (1) 溶接用直流電源Ｅの正極側からアーク負荷
ALおよび溶接用スイツチHSを介して上記直流
電源Ｅの負極側にもどる直列回路を構成する。 (2) 上記アーク負荷ALと上記溶接用スイツチHS
との接続点から整流器D1およびコンデンサー
Ｃを経て、上記直流電源Ｅの負極へ接続する。 (3) 上記整流器D1と上記コンデンサーＣとの接
続点から回生用スイツチLSおよび回生用イン
ダクタンスＬを介して上記直流電源Ｅの正極へ
接続する。 (4) 上記直流電源Ｅの負極から整流器D2を介し
て上記回生用スイツチLSと上記回生用インダ
クタンスＬとの接続点に接続する。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1389078A JPS54106051A (en) | 1978-02-08 | 1978-02-08 | High frequency arc welding circuit |
| DE19782855425 DE2855425A1 (de) | 1978-02-08 | 1978-12-21 | Elektrische schaltung fuer eine hochfrequenz-lichtbogenschweissvorrichtung |
| US06/002,002 US4249063A (en) | 1978-02-08 | 1979-01-09 | Circuit for high frequency arc welding apparatus using a low frequency switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1389078A JPS54106051A (en) | 1978-02-08 | 1978-02-08 | High frequency arc welding circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54106051A JPS54106051A (en) | 1979-08-20 |
| JPS6147634B2 true JPS6147634B2 (ja) | 1986-10-20 |
Family
ID=11845778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1389078A Granted JPS54106051A (en) | 1978-02-08 | 1978-02-08 | High frequency arc welding circuit |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4249063A (ja) |
| JP (1) | JPS54106051A (ja) |
| DE (1) | DE2855425A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0446924Y2 (ja) * | 1987-04-24 | 1992-11-05 | ||
| JPH06166153A (ja) * | 1993-04-09 | 1994-06-14 | Tsutsunaka Plast Ind Co Ltd | 印刷層を有する合成樹脂積層板の製造方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5619979A (en) * | 1979-07-26 | 1981-02-25 | Daihen Corp | Phase control type alternating current welding machine |
| US4939608A (en) * | 1985-11-30 | 1990-07-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Low-noise magnetic read/write head |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5232852B2 (ja) * | 1975-03-10 | 1977-08-24 | ||
| JPS5356139A (en) * | 1976-11-01 | 1978-05-22 | Shinko Electric Co Ltd | High frequency arc welding machine |
-
1978
- 1978-02-08 JP JP1389078A patent/JPS54106051A/ja active Granted
- 1978-12-21 DE DE19782855425 patent/DE2855425A1/de active Granted
-
1979
- 1979-01-09 US US06/002,002 patent/US4249063A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0446924Y2 (ja) * | 1987-04-24 | 1992-11-05 | ||
| JPH06166153A (ja) * | 1993-04-09 | 1994-06-14 | Tsutsunaka Plast Ind Co Ltd | 印刷層を有する合成樹脂積層板の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2855425A1 (de) | 1979-08-23 |
| US4249063A (en) | 1981-02-03 |
| DE2855425C2 (ja) | 1988-04-07 |
| JPS54106051A (en) | 1979-08-20 |
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