JPS6213733Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、例えばアルミニウム等のように酸
化膜が顕著な被溶接物の溶接に好んで使用される
正逆極性アーク溶接装置に関するものである。

従来、一般に正逆極性アーク溶接装置として
は、第１図に示すようなものが案出されている
が、以下に詳述するように、正極性のパルス電圧
と逆極性のパルス電圧との間の休止期間ひいては
正極性のパルス電圧間の正極性溶接時の休止期間
が長いので、溶接効率が低下し、またアーク駆動
が十分行われなかつたり、或いは十分行われるよ
うにするためには、アーク駆動電力が勢い大きく
なるという不具合があつた。

即ち、第１図において、１，２はそれぞれ第
１、第２のサイリスタブリツジ、３は被溶接物、
４は溶接トーチである。この装置において第１の
サイリスタブリツジ１は第３図ａの符号イで示す
正極性のパルス電圧を被溶接物３から溶接トーチ
４の向きに供給し、また第２のサイリスタブリツ
ジ２は第３図ａの符号ロで示す逆極性のパルス電
圧を溶接トーチ４から被溶接物３の向きに供給
し、この逆極性のパルス電圧により被溶接物３の
酸化膜が除去されるのである。ところが、電源と
してサイリスタブリツジを使用しているため、転
流失敗を起さないようにすること及びこの場合に
回路のインダクタンスによる遅れがないようにす
ることを考慮して、正極性のパルス電圧イと逆極
性のパルス電圧ロとの間にかなりの幅の休止期間
ｔをおかなければならず、そのため正極性のパル
ス電圧イ，イ，イ間の正極性溶接時の休止期間Ｔ
が長くなり、この休止期間Ｔを短かくできない結
果、溶接効率が低下してしまうという問題があつ
た。更に、上述の比較的長い休止期間ｔがあるた
め溶接間隙の残留イオンが拡散して少なくなり、
正極性のパルス電圧イと逆極性のパルス電圧ロと
のどちらを供給する時にもその初期に大きなアー
ク駆動電力を被溶接部３及び溶接トーチ４に供給
しないとアークを起動できないという不都合があ
り、このアーク起動装置は大型で高価となり、更
に発生する雑音が大きく、周辺の機器に影響を及
ぼすという問題があつた。

そこで上記した休止期間を短くするとして特開
昭51−63338号公報には直流電源に対してサイリ
スタとトランジスタとを直列に接続した直列回路
を２つ並列に設けたものが提案されており、休止
期間を短くする点について改善しており、このた
めある程度アーク起動性も改善されてはいるが、
パルス電圧の発生初期に積極的に高い電圧を与え
てアークの起動性を向上させるようにはなつてい
ないため、まだ十分なアーク起動性が確保できな
いという改善の余地があつた。

そこでさらにこの点を解決するため、上記特開
昭51−63338号公報に示された技術を前提とした
正逆極性の直流アーク溶接装置において、正極性
のパルス電圧と逆極性のパルス電圧を印加すると
きに予め補助直流電源で充電しておいたコンデン
サを放電させ、アークの起動性を向上する提案が
行われているが、２つの補助直流電源にそれぞれ
コンデンサを並列に設けた回路を必要としてお
り、構成が複雑となつていた。

即ち、正極性と逆極性のパルスそれぞれに別の
補助直流電源とコンデンサを必要としていた。こ
の考案はこのように正極性または逆極性のパルス
電圧印加の初期に高い電圧を被溶接物及び溶接ト
ーチに印加することにより、正逆極性のパルス電
圧を切換えて印加したときのアーク駆動が良好に
行われるようにしたアーク溶接装置において、さ
らに回路構成を簡単にすることを目的としたもの
で、具体的にはコンデンサのような特別な手段を
付加せずにアーク駆動源となる１つの補助電源に
内蔵された内部インダクタンスによつて誘起され
る高い過渡電圧を利用して正極性と逆極性の両方
のパルス電圧の初期のアーク駆動が良好に行われ
るようにすることを目的としたものである。

以下、第２図によつてこの考案の一実施例を説
明する。即ち、第２図において、５は主電源、
６，７はサイリスタからなるそれぞれ第１，第２
のスイツチング素子、８，９はそれぞれ第１，第
２のトランジスタ、１０は第１のトランジスタ８
及び第２のスイツチング素子７のための第１の駆
動回路、１１は第２のトランジスタ９及び第１の
スイツチング素子６のための第２の駆動回路、１
２は直流電流源からなる補助電源、１３はトラン
ジスタからなる第３のスイツチング素子、１４は
ツエナーダイオードからなる定電圧素子、１５，
１６はそれぞれダイオード、１７は第３のスイツ
チング素子１３にベース信号を供給する端子であ
る。第１の直列回路は、主電源５の両端間に接続
されかつ第２のスイツチング素子７、被溶接物
３、溶接トーチ４及び第１のトランジスタ８から
なる。第２の直列回路は、第１の直列回路と並列
に接続されかつ第１のスイツチング素子６、溶接
トーチ４、被溶接物３及び第２のトランジスタ９
からなる。補助電源１２は、主電源５と並列にか
つ同極性に接続されている。第３のスイツチング
素子１３は、補助電源１２の両端間に接続されて
いる。

次に、第２図に示した実施例の動作を説明す
る。即ち、正極性溶接時には、第２のスイツチン
グ素子７と第１のトランジスタ８に第１の駆動回
路１０から駆動信号を供給し、溶接電流は主電源
５からダイオード１５、第２のスイツチング素子
７、被溶接物３、溶接トーチ４及び第１のトラン
ジスタ８を通して主電源５へと流れ、正極性での
本来の溶接が行われる。この場合の溶接間隙の電
圧は第３図ｂの符号ハに示すようになる。次に被
溶接物３の酸化膜を除去する場合、即ち逆極性の
パルス電圧を溶接間隙に供給する場合は、第２の
スイツチング素子７及び第１のトランジスタ８を
OFF状態にすると共に、第１のスイツチング素
子６及び第２のトランジスタ９を第２の駆動回路
１１によりON状態にする。このときの溶接電流
は、主電源５からダイオード１５、第１のスイツ
チング素子６、溶接トーチ４、被溶接物３及び第
２のトランジスタ９を通して主電源５へと流れ
る。この場合の溶接間隙の電圧は第３図ｂの符号
ニに示すようになる。ここで第１及び第２のトラ
ンジスタ８及び９は、サイリスタとは異つて、電
流が流れていてもそれをしや断する能力があるた
め、回路にインダクタンスがあるといえども、ト
ランジスタにかかる過電圧をサージアブソーバ等
で保護すればサイリスタの場合のように転流失敗
をする恐れはない。また、第１のトランジスタ８
または第２のトランジスタ９のしや断によつてこ
れと直列に導通状態にあつたサイリスタからなる
第２のスイツチング素子７または第１のスイツチ
ング素子６に流れる電流も０になつて必然的にこ
れらはターンオフするため、正極性のパルス電圧
ハと逆極性のパルス電圧ニとの間の休止期間ｔは
第１及び第２のスイツチング素子６及び７のター
ンオフタイム程度でよいから極めて小さくでき
る。従つて、正極性のパルス電圧ハ，ハ，・・・
間の休止期間Ｔは上述の休止期間ｔが短くなつた
分だけ短くでき、溶接効率は向上する。またこれ
と共に、休止期間ｔが極めて短いため、この期間
ｔ中に残留イオンが拡散する度合が極めて小さく
なり、アーク駆動電圧を印加した初期の時点に
も、残留イオンは十分残存しており、アーク駆動
電力は小さくてもアーク駆動が容易に行なわれる
ことになる。

次にアーク駆動について説明する。第３のスイ
ツチング素子１３を、正・逆極性変換に同期して
端子１７にベース電圧制御信号を先ず印加し次い
で除去することにより、先ず導通状態とし、次い
で不導通状態にすると、この不導通時の過渡電圧
は、補助電源１２にあるその内部インダクタンス
及び回路インダクタンスの影響を受けて、Ｌｄｉ／ｄｔ
で 発生する高電圧となり、Ｌの値にもよるが200〜
300V程度得られ、これが被溶接物３及び溶接ト
ーチ４に供給される。従つて、この高電圧が、正
極性のパルス電圧ハの初期、逆極性のパルス電圧
ニの初期にそれぞれ符号ホ，ヘで示されるように
印加されるように、第３のスイツチング素子１３
の不導通時点を選定すれば、アーク駆動は確実に
行え、またアーク駆動源即ち補助電源１２の容量
を大きくしなくてもアーク駆動は行われることに
なる。なおツエナーダイオード１４は上記のよう
なインダクタンスによつて誘起される高電圧が所
期の値以上に上昇した時に導通して第３のスイツ
チング素子１３のベース信号を送り、このスイツ
チング素子１３を導通させ、このスイツチング素
子１３を保護するものである。

なお、上述のアーク駆動は、溶接電流の極性変
換の例として素子６，７，８，９を使用した回路
に適用したが、この回路への適用に限定されるも
のではなく、たとえば第１図の回路に１２，１
３，１４，１７を付加しても、上記の動作を行わ
せることができることは明らかである。

以上のように、この考案装置では、正極性のパ
ルス電圧と逆極性のパルス電圧との供給切換えに
同期して正極性のパルス電圧または逆極性のパル
ス電圧が印加されると同時に第３のスイツチング
素子を不導通とし、補助電源から被溶接物及び溶
接トーチに対し、補助電源に内蔵されているイン
ダクタンスによつて誘起される高い過渡電圧を印
加するので、１つの補助電源でしかも高い電圧を
発生させるためのコンデンサ等の特別の部品を必
要とせず簡単な構成で確実に極性切換時のアーク
起動が行なえるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の接続図、第２図はこの考案
の一実施例を示す接続図、第３図は溶接間隙の電
圧波形を示す図で、ａは第１図のものの電圧波形
を、ｂは第２図のものの電圧波形をそれぞれ示
す。 図において、５は主電源、６，７はそれぞれ第
１、第２のスイツチング素子、８，９はそれぞれ
第１、第２のトランジスタ、１２は補助電源、１
３は第３のスイツチング素子である。なお、図
中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 主電源と、この主電源の両端間に接続されかつ
   第２のスイツチング素子、被溶接物、溶接トーチ
   及び第１のトランジスタからなる第１の直列回路
   と、この第１の直列回路と並列に接続されかつ第
   １のスイツチング素子、上記溶接トーチ、上記被
   溶接物及び第２のトランジスタからなる第２の直
   列回路と、上記第２のスイツチング素子及び上記
   第１のトランジスタへ駆動信号を供給する第１の
   駆動回路と、上記第１のスイツチング素子及び上
   記第２のトランジスタへ駆動信号を供給する第２
   の駆動回路とを備え、正極性のパルス電圧が上記
   被溶接物から上記溶接トーチの向きに供給され、
   また上記正極性のパルス電圧の休止期間に逆極性
   のパルス電圧が上記溶接トーチから上記被溶接物
   の向きに供給される正逆極性アーク溶接装置にお
   いて、上記主電源と並列にかつ同極性に接続され
   た内部インダクタンスを含む補助電源と、この補
   助電源の両端間に接続されかつ上記正極性のパル
   ス電圧と上記逆極性のパルス電圧との供給切換え
   に同期して導通状態から不導通状態に切り換えら
   れるトランジスタからなる第３のスイツチング素
   子とを設け、この第３のスイツチング素子の両端
   には、上記導通状態から不導通状態への切り換え
   によつて上記補助電源の内部インダクタンスによ
   り誘起される高い過渡電圧をアーク起動用として
   発生させる構成にしたことを特徴とする正逆極性
   アーク溶接装置。