JPS6219404Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は溶接用電源装置、特に出力トランス
の一次側に数ＫHz〜数10KHzで発振する高周波ス
イツチング回路を接続すると共に、二次側に整流
出力回路を接続した電源装置において、上記の高
周波スイツチング回路のオン・オフ時間を制御し
て定電流または定電圧の直流出力を得る直流溶接
用電源装置の改良に関するものである。

従来、最も広く用いられている直流溶接用電源
装置は、その一例を第１図に示した如く、出力ト
ランスの二次側の整流出力回路の整流出力を設定
する出力設定器と出力トランスの一次側のスイツ
チング回路のオフ時間を設定するオフ時間設定器
が別個に設けられており、出力電流または出力電
圧に応じてスイツチング回路のオフ時間を可変に
するために、出力設定器とオフ時間設定器とを連
動させた連動ボリユーム等が用いられていた。

即ち、第１図において、１は直流電源装置であ
り、通常商用電源を整流平滑することによつて得
られる。２は出力トランスであり、この出力トラ
ンス２の一次側には高周波スイツチング回路３が
接続され、この高周波スイツチング回路３はパワ
ートランジスタ４及び５がプツシユプルに接続さ
れて構成されている。また前記出力トランス２の
二次側には整流出力回路６が接続され、更にこの
整流出力回路６の出力側には出力電流の平滑用リ
アクトル７が接続されている。また８及び９はそ
れぞれ溶接負荷の電極及び母材であり、１０は溶
接電流または溶接電圧を検出する検出器である。
この検出器１０の検出信号は比較増幅器１１の一
方の入力端側に入力されて、比較増幅器１１の他
方の入力端側に入力される溶接電流または溶接電
圧を設定する出力設定器１２の基準値と比較増幅
される。この比較増幅器１１の出力は絶縁素子１
３を介してトランジスタ４及び５を駆動するドラ
イバ回路１４に入力されると共に、タイマ回路１
５に入力される。タイマ回路１５はそのタイマ時
間が時間設定器１６によつて設定されると共に、
前記比較増幅器１１の出力によつて起動され、そ
のタイマ出力がドライバ回路１４に入力される。

なお絶縁素子１３は検出器１０とトランジスタ
４及び５間の絶縁を行なうものであり、フオトカ
プラー、絶縁増幅器、絶縁変圧器等により構成さ
れる。

上記の如き構成において、直流電源装置１の出
力電圧を高周波スイツチング回路３に印加し、こ
の高周波スイツチング回路３を数ＫHz〜数10KHz
で発振させて、出力トランス２の二次側に出力
し、この二次電圧を整流出力回路６により整流
し、平滑用リアクトル７を介して溶接負荷の電極
８及び母材９間に電力を供給している。

このような状態において溶接電流または溶接電
圧が検出器１０によつて検出され、その検出信号
が比較増幅器１１に入力されて出力設定器１２の
出力信号と比較され、検出信号が出力設定器１２
の出力信号より小さい時には比較増幅器１１の出
力端側に論理出力“０”の比較出力が導出され、
また検出信号が出力設定器１２の出力信号より大
きい時には第２図ｂに示すように論理出力“１”
の比較出力が導出される。この比較増幅器１１の
論理出力によりドライバ回路１４を介してトラン
ジスタ４及び５がオンオフ制御され、直流溶接用
電源装置は所望の定電圧または定電流に制御され
る。

今トランジスタ４がオン状態にあるときに、検
出器１０の検出信号が出力設定器１２の出力信号
の大きさに達したとすると、比較増幅器１１の出
力端側より第２図ｂに示す数μsecのパルスが出
力される。このパルス信号は絶縁素子１３を介し
てオフ指令パルスとしてドライバ回路１４に入力
されて、第２図ｄに示すようにトランジスタ４を
オフ状態にすると共に、タイマ回路１５に入力さ
れる。タイマ回路１５はトランジスタ４及び５を
共に第２図ｃに示すようにオフ状態にする時間、
即ちToffを計数する。

タイマ回路１５はオフ指令パルスを受けてから
時間設定器１６によつて設定された時間をカウン
トした後、ドライバ回路１４を介して第２図ｅに
示すようにトランジスタ５をオン状態にする。

トランジスタ５のオンにより、トランジスタ５
に電流が流れ、出力トランス２、整流出力回路６
及びリアクトル７を介して溶接負荷８及び９に電
流が流れる。この時の溶接電流はリアクトル７に
より第２図ａに示すように徐々に上昇する。

以下順次同様の動作が繰返されて、溶接電圧ま
たは溶接電流が所望の値に制御される。

一方、溶接電流または溶接電圧はＴｏｎ／Ｔｏｎ＋Ｔ
ｏｆｆの 関係で示され、トランジスタ４及び５のオフ時間
Toffを固定にし、トランジスタ４及び５のオン
時間Tonを可変制御することにより、溶接電流ま
たは溶接電圧を所望設定値に変更することが出来
る。溶接電流または溶接電圧が大きい大電流域に
おいては、Toffを固定にしても、出力設定値の
変更及び定電流制御または定電圧制御が支障なく
行なわれるが、溶接電流または溶接電圧が小さい
小電流域においては、トランジスタのストレージ
時間等の制約によりTonに最小値が生じる。した
がつてToffを固定にしたままでは出力設定変更
及び定電流制御または定電圧制御を充分な精度を
もつて行なうことが出来ない。

このため、出力設定レベルに応じて第３図に示
すようにToffを可変にする必要があり、タイマ
回路１５の動作時間を可変設定するオフ時間
（Toff）設定器１６が設けられている。

従来の直流溶接電源装置では、上記のように出
力設定器１２とオフ時間設定器１６が別個に設け
られており、第３図に示すように出力電流（Io）
または出力電圧（Vo）に応じてオフ時間
（Toff）を可変にするために出力設定器１２とオ
フ時間設定器１６とを連動させた連動ボリユーム
が用いられている。

しかし、このような連動ボリユームを用いた場
合には配線工数が増加すると共に材料コストが増
加する等の欠点があつた。

この考案は上記の点に鑑みて成されたものであ
る。

即ち、この考案は従来の連動ボリユームに代え
て、出力設定器の出力信号に応じてタイマ時間の
可変設定されるタイマ回路を設け、このタイマ回
路の出力をドライバ回路に入力してスイツチング
回路の遮断時間を出力設定器の出力信号に応じて
可変制御せしめるようにしたものである。

以下、図面を参照してこの考案の一実施例を詳
細に説明する。

第４図はこの考案の一実施例装置の構成を示す
回路図であり、第１図と同一部分は同一符号で示
している。

第４図において、１は直流電源、２は出力トラ
ンス、３はこの出力トランスの一次側に接続され
た高周波スイツチング回路、４及び５はこの高周
波スイツチング回路を構成しているプツシユプル
接続されたパワートランジスタ、６は出力トラン
ス２の二次側に接続された整流出力回路、７は平
滑用リアクトルである。また８及び９はそれぞれ
溶接負荷の電極及び母材であり、１０は溶接電流
または溶接電圧を検出する検出器である。この検
出器１０の検出信号は比較増幅器１１の一方の入
力端側に入力されて、この比較増幅器１１の他方
の入力端側に入力される溶接電流または溶接電圧
を設定する出力設定器１２の基準値と比較増幅さ
れる。

この比較増幅器１１の出力はタイマ回路１７に
入力される。このタイマ回路１７は出力設定器１
２の出力信号を受けて、この出力信号に応じてカ
ウント時間が可変制御されるように構成されてお
り、このタイマ回路１７の出力パルスが絶縁素子
１３を介してドライバ回路１４に入力されるよう
に構成されている。

タイマ回路１７は第５図に示すように比較増幅
器１１の出力パルスをクロツクパルスとして動作
するワンシヨツトマルチバイブレータ１８と、こ
のワンシヨツトマルチバイブレータ１８の時定数
設定用の抵抗Ｒ２，Ｒ３及びコンデンサＣと、マ
ルチバイブレータ１８のワンシヨツト時間を出力
設定器１２の出力信号に応じて可変制御するた
め、出力設定器１２の出力信号を入力としてマツ
チングさせるエミツタホロワ構成のトランジスタ
Ｑ１及び抵抗Ｒ１と増幅用トランジスタＱ２によ
り構成されている。本実施例では、このトランジ
スタＱ１，Ｑ２が時定数回路選択手段を構成し、
抵抗Ｒ２とコンデンサＣの回路および抵抗Ｒ３と
コンデンサＣの回路でそれぞれ２つの時定数回路
を構成している。

上記の如き構成において、今トランジスタ４が
オン状態にあるときに、検出器１０により溶接電
流または溶接電圧を検出した検出信号が出力設定
器１２の出力信号の大きさに達すると、比較増幅
器１１は第２図ｂに示すように論理“１”の信号
を出力する。この論理“１”の出力信号によつて
タイマ回路１７のワンシヨツトマルチバイブレー
タ１８が起動され、このマルチバイブレータ１８
は第２図ｃに示すように論理“１”の信号を出力
し、この信号が絶縁素子１３を介してドライバ回
路１４に与えられ、第２図ｄに示すようにトラン
ジスタ４をオフ状態にする。このトランジスタ４
のオフにより溶接電流または溶接電圧は第２図ａ
に示すように減少し、その結果、検出器１０の検
出信号が減少して出力設定器１２の出力信号より
低くなり、比較増幅器１１の出力は第２図ｂに示
すように論理“０”となり、比較増幅器１１は第
２図ｂに示すように数μsecのパルスを出力する
ことになる。この比較増幅器１１の出力パルスを
クロツクパルスとしてタイマ回路１７が動作す
る。

一方出力設定器１２の出力信号がタイマ回路１
７に入力されており、タイマ回路１７内のトラン
ジスタＱ１によりこの出力設定器１２の出力信号
を増幅し、その出力をトランジスタＱ２のベース
に入力してトランジスタＱ２のエミツタ・コレク
タ抵抗を設定している。

ワンシヨツトマルチバイブレータ１８の動作時
間はコンデンサＣと、抵抗Ｒ２及びトランジスタ
Ｑ２のエミツタ・コレクタ抵抗の直列抵抗と抵抗
Ｒ３の並列抵抗の時定数によつて決定される。

例えば、溶接電流Ioまたは溶接電圧Voが大き
い大電流域においては出力設定器１２の出力信号
は大きく、トランジスタＱ１がオンし、トランジ
スタＱ２のベース・エミツタ間が逆バイアスされ
てトランジスタＱ２はオフする。このためワンシ
ヨツトマルチバイブレータ１８の動作時間はコン
デンサＣと抵抗Ｒ３との時定数によつて決定され
る。従つて大電流域ではトランジスタ４及び５の
遮断時間Toffは第６図に示すように小さく一定
となる。

次に溶接電流Ioまたは溶接電圧Voが小さい小
電流域において、トランジスタＱ１がオンすると
共にトランジスタＱ２がオンする。（小電流域に
おいてもトランジスタＱ１がオンするように出力
設定器１２が設定されるように構成しておく）。
このため、トランジスタＱ２のオン時のエミツ
タ・コレクタ抵抗は抵抗Ｒ２に比較して充分小さ
く、ワンシヨツトマルチバイブレータ１８の動作
時間は抵抗Ｒ２とＲ３の並列抵抗とコンデンサＣ
との時定数によつて決定され、溶接電流Ioまたは
溶接電圧Voが零に近い小電流域ではToffは第６
図に示すように大きく一定となる。

また大電流域より小さい小電流域ではトランジ
スタＱ２は活性領域に入り、出力設定器１２の出
力信号の値に応じてトランジスタＱ２のエミツ
タ・コレクタ抵抗が変化する。このためワンシヨ
ツトマルチバイブレータ１８の動作時間は、コン
デンサＣと、トランジスタＱ２のエミツタ・コレ
クタ抵抗と抵抗Ｒ２の直列抵抗及び抵抗Ｒ３の並
列抵抗との時定数によつて決定され、Toffは第
６図に示すように大電流域から小電流域に向つて
徐々に増加することになる。

以上の様にして、タイマ回路１７の動作時間が
出力設定器１２の出力信号に応じて可変設定さ
れ、出力設定器１２の出力信号に応じてスイツチ
ング回路の遮断時間を自動的に可変設定すること
が出来る。

なお上記実施例によれば高周波スイツチング回
路をトランジスタで構成した例について説明した
が、この考案はこれに限定されることなく、サイ
リスタ等のスイツチング素子を用いてもよいこと
はいうまでもない。また絶縁素子１３をタイマ回
路１７の出力側に設けているが、検出器１０から
ドライバ回路１４の間のいずれかに設ければ良
い。

またタイマ回路１７は上記した例に限定される
ものではなく、大電流域ではToffが一定であ
り、出力設定器１２の出力に応じて小電流域に向
うに従つてToffが増加するような回路であれば
よい。

以上述べたようにこの考案によればスイツチン
グ回路の遮断時間Toffを大電流域では一定であ
り、大電流域から小電流域に向つて出力設定器１
２の出力に応じてToffを徐々に増加させること
が出来るため、精度のよい定電流制御または定電
圧制御を得ることが出来る。また一つの出力設定
器によつて出力の設定とスイツチング回路の遮断
時間Toff設定を可変制御することが出来るた
め、従来に比して配線等の構造が簡略化され、材
料コストも低減される等の利点があり、その実用
的効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の構成を示す電気回路図、第
２図は同装置の動作説明に供する各部信号波形
図、第３図は従来の溶接電流または溶接電圧に対
するオフ時間特性図、第４図はこの考案の一実施
例装置の構成を示す電気回路図、第５図はこの考
案に係るタイマ回路の具体例を示す電気回路図、
第６図はこの考案の溶接電流または溶接電圧に対
するオフ時間特性図である。 １……直流電源装置、２……出力トランス、３
……高周波スイツチング回路、６……整流出力回
路、１０……検出器、１１……比較増幅器、１２
……出力設定器、１４……ドライバ回路、１７…
…タイマ回路、１８……ワンシヨツトマルチバイ
ブレータ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 出力トランスと、該出力トランスの一次側に接
   続された半導体スイツチング回路と、前記出力ト
   ランスの二次側に接続された整流出力回路と、該
   整流出力回路の整流出力を検出する検出器と、前
   記整流出力回路の整流出力を設定する出力設定器
   と、前記検出器の検出信号と前記出力設定器の出
   力信号とを比較する比較器と、前記比較器の出力
   で起動し、前記スイツチング回路を遮断すべき一
   定時間“Ｈ”となるパルス信号を形成するタイマ
   回路と、前記比較器の出力に基づいて前記スイツ
   チング回路のオン時間を形成し且つタイマ回路か
   らのパルス信号が“Ｈ”のとき前記スイツチング
   回路の動作をオフするドライバ回路と、を備えた
   溶接用電源装置において、 前記タイマ回路のタイマ時間を形成する時定数
   回路を複数の時定数回路で構成するとともに、前
   記出力設定器の出力信号に応じて前記複数の時定
   数回路のいずれかを選択して有効にする時定数回
   路選択手段を設けたことを特徴とする溶接用電源
   装置。