JPS6227326Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、消耗性電極を使用するサイリスタ式
アーク溶接機のアンチステイツク回路に関するも
のである。

ガスシールドアーク溶接法、サブマージアーク
溶接法、ノーガスアーク溶接法などの消耗性電極
式アーク溶接法において、電極送給用駆動源の入
力の開閉と溶接電源出力の開閉とを同時に行う
と、溶接終了時において、電極送給用駆動源の慣
性によつて電極送給が即時に停止しないため、電
極先端が被溶接物に突入して溶着（以下、ステイ
ツクという。）してしまう。

そのために、従来、溶接電源の出力を、電極送
給用駆動源の慣性による送給時間だけ、遅らせて
から遮断することによつて、ステイツクを防止し
ている。そのための制御回路として第１図に示さ
れるように、電極送給用駆動源の入力を開閉する
ための第１のスイツチCRaと、溶接電源出力を第
１のスイツチCRaよりも遅らせて開路するための
第２のスイツチTDRaとの２組のスイツチ要素が
必要であつた。しかも、第２のスイツチとして
は、遅延動作又は遅延復帰をするタイマが必要な
ので、制御回路が複雑で高価になつていた。すな
わち、従来の制御回路を示す第１図において、１
は溶接機の入力端子、２は入力側開閉器、WTは
△形の入力巻線と２重星形の出力巻線とを有する
溶接電源用変圧器、SCR１乃至SCR６は溶接電
源用変圧器WTの出力を制御する主サイリスタ、
Ｌ１は相間リアクトル、Ｌ２は直流リアクトル、
３は溶接機の出力端子、Ｒは消耗性電極とアーク
と被溶接物とから成る溶接負荷、４ａおよび４ｂ
は主サイリスタSCR１乃至SCR６の点弧を制御
するための小形のサイリスタ、トランジスタ等よ
りなる点弧用スイツチ素子、５ａおよび５ｂは点
弧用スイツチ素子４ａおよび４ｂの導通制御回
路、６ａおよび６ｂはダイオードと抵抗器とから
成る点弧信号分配回路である。また、ATは制御
回路用の補助変圧器、Ｄ１およびＤ２は整流素
子、Ｍは例えば電動機および減速機よりなる消耗
性電極送給用駆動源、１１は駆動源Ｍへの入力を
制御するためのサイリスタ、トランジスタ等の半
導体制御素子、１２は半導体制御素子の導通制御
回路、PB１は溶接開始用押ボタンスイツチ、PB
２は溶接終了用押ボタンスイツチ、CRは溶接開
始用押ボタンスイツチPB１を押してから溶接終
了用押ボタンスイツチPB２を押すまで励磁され
ているリレーのコイル、CR２はそのリレーの接
点であつて、電極送給用駆動源Ｍの入力を開閉す
る。さらに、TDRは押ボタンスイツチPB１の閉
路と同時にその接点TDRaを閉路し、また押ボタ
ンスイツチPB２の開路時よりも遅れてその接点
TDRaを開路にする瞬時動作・遅延復帰形のタイ
マである。Ｒ１は抵抗器、Ｄ３はダイオードであ
る。

この従来例における動作は、つぎのとおりであ
る。まず、溶接開始のために、PB１閉路、CRお
よびTDR励磁、接点TDRa閉路により主サイリス
タSCR１乃至SCR６のゲート・カソード間に点
弧用スイツチ素子４ａおよび４ｂから点弧信号を
供給、主サイリスタの導通により溶接電源出力の
供給、接点CRa閉路により電極送給用駆動源Ｍに
電力を供給、図示していない電極の送給およびア
ーク発生の順序で溶接が開始される。つぎに溶接
終了のために、押ボタンスイツチPB２を開路、
リレーCRおよびタイマTDR非励磁、接点CRa開
路による駆動源Ｍへの入力遮断、駆動源Ｍの慣性
により電極が少し供給された後に電極の送給の停
止、接点TDRaの遅延開路、サイリスタSCR１乃
至SCR６の遮断による溶接電源の出力遮断とい
う順序で溶接を終了する。このような従来の溶接
機では、後述する本考案にくらべて、前述したよ
うにリレーCRの他に、構造又は回路が複雑なタ
イマTDRをも必要とし、部品数の増加によつ
て、価格がアツプするとともに、信頼性が低下す
るという不利な点があつた。

本考案は、タイマを省略してアンチステイツク
回路を簡単にし、信頼性を向上させたアーク溶接
機を提供したものである。

以下、第２図を参照して本考案のアーク溶接機
について説明する。同図において、前述した第１
図に示す従来例と同じ機能を果す部品については
同一符号を付して説明を省略する。第２図におい
て第１図と異なる部品は、第１図に示されたタイ
マTDRおよびその接点TDRaが除去され、その代
りに、主サイリスタSCR１乃至SCR６の点弧回
路に、電極送給用駆動源Ｍの入力を開閉するリレ
ーCRの接点すなわち点弧回路開閉用スイツチ
CRdと、この接点CRdに並列接続されて主サイリ
スタSCR１乃至SCR６の導通の停止時間を遅ら
せるコンデンサＣ１およびそのコンデンサＣ１の
電流を制御する抵抗器Ｒ２の直列回路とが追加さ
れている。

つぎに、第２図の動作について説明する。同図
において、溶接開始のために押ボタンスイツチ
PB１を押すと、第１図において説明した接点
TDRaの代りに接点CRdが動作する以外は、第１
図で説明した動作順序でアークが発生して溶接が
開始される。溶接中においては、リレーのコイル
CRには第３図ａに示すように電圧Vrが供給され
ており、その接点CRdは閉路状態を保持する。ま
た導通制御回路５ａおよび５ｂから第３図ｃおよ
びｄに示されるように主サイリスタの点弧用スイ
ツチ素子例えばサイリスタ４ａおよび４ｂに導通
信号Vg１およびVg２が供給され、変圧器WTの
２次巻線Ｓ１、相間リアクトルＬ１、溶接負荷
Ｒ、直流リアクトルＬ２、接点CRd、サイリスタ
４ａ、点弧信号分配回路６ａおよび主サイリスタ
SCR１のゲート・カソード間に電流が流れて主
サイリスタSCR１が導通し、第３図ｇに示すよ
うに、溶接負荷Ｒに出力電圧Ｖ０を供給する。一
方、溶接中においては、リレーCRの接点CRbは
開路し、接点CRaは閉路しており、導通制御回路
１２から半導体制御素子１１に導通信号が供給さ
れているので、電極送給用駆動源Ｍには電力が供
給され、第３図ｂに示すように回転数Ｎで回転を
続けて電極を一定速度で送給している。この場
合、コンデンサＣ１は接点CRdで短絡されている
ために、その端子電圧Vcおよび充電電流Icは第
３図ｅおよびｆに示すようにいずれも零である。

つぎに、溶接を終了するために押ボタンスイツ
チPB２を押すと、第３図ａの時刻ｔ１に示され
るようにリレーのコイルCRは非励磁となり、そ
の接点CRaおよびCRcが開路となり、接点CRbが
閉路となつて、電極送給用駆動源Ｍへの入力が遮
断されて制動がかかるが、第３図ｂに示すように
時刻ｔ１以後も駆動源Ｍの慣性によつて回転を続
け、次第に回転数Ｎが低下する。他方、接点CRd
の開放後も導通制御回路５ａおよび５ｂから点弧
用スイツチ素子４ａおよび４ｂに、第３図ｃおよ
びｄに示されるように導通信号Vg１およびVg２
が供給されている。したがつて、接点CRdの開路
後の最初の導通制御信号Vg１が点弧用サイリス
タ４ａに供給されると、この４ａには、変圧器
WTの２次巻線Ｓ１、相間リアクトルＬ１、溶接
負荷Ｒ、直流リアクトルＬ２、コンデンサＣ１、
抵抗器Ｒ２、点弧用スイツチ素子４ａ、点弧信号
分配回路６ａ、主サイリスタSCR１のゲート・
カソード間を通じて、第３図ｆに示すようにコン
デンサＣ１の充電電流Ic₁が流れる。この充電電
流Icによつて、主サイリスタSCR１は導通して第
３図ｇに示すように溶接負荷Ｒに出力電圧V₀を
供給する。この主サイリスタの導通と同時に、コ
ンデンサＣ１、抵抗器Ｒ２、点弧用サイリスタ４
ａ、点弧信号分配回路６ａおよびSCR１のゲー
ト・カソード間は、SCR１のアノード・カソー
ド間によつて閉回路を形成するために、点弧用ス
イツチ素子４ａは遮断する。したがつてＣ１への
充電電流Ic₁も遮断され、Ｃ１には放電回路を有
していないので、その端子電圧は第３図ｅに示す
ようにVc₁となる。つぎに、導通信号Vg₁よりも
位相が60度遅れた導通信号Vg₂が点弧用スイツチ
素子４ｂに供給されると、この４ｂには、Ｓ１と
60度の位相差を有する２次巻線Ｓ６、相間リアク
トルＬ１、溶接負荷Ｒ、直流リアクトルＬ２、コ
ンデンサＣ１、抵抗器Ｒ２、点弧用スイツチ素子
４ｂ、点弧信号分配回路６ｂ、主サイリスタ
SCR６のゲート・カソード間を通じて第３図ｆ
に示すようにコンデンサＣ１の充電電流Ic₂が流
れ、主サイリスタSCR６が導通して溶接負荷Ｒ
に出力電圧V₀を供給する。この主サイリスタ
SCR６の導通と同時にＣ１の充電電流Ic₂は停止
し、その端子電圧はVc₂となる。以下、同様にし
て導通信号Vg₁およびVg₂が交互に点弧用スイツ
チ素子４ａおよび４ｂに供給されると、60゜ずつ
位相差を有する変圧器WTの２次巻線Ｓ２，Ｓ
４，Ｓ３，Ｓ５およびＳ１の順序で、主サイリス
タSCR２，SCR４，SCR３，SCR５およびSCR
１の順序で電流が流れる。これらの主サイリスタ
の導通開始直前にＣ１に流れる充電電流Ic₃，
Ic₄，……によつて、その端子電圧はVc₃，Vc₄…
……と上昇を続け略一定値Vcmになるコンデン
サＣ１の充電電流は、流れなくなり、したがつて
主サイリスタは導通しなくなり、第３図ｇに示す
ように、予め選定したコンデンサ容量によつて定
まる時刻t₂において出力電圧V₀は遮断する。この
時刻t₂を電極送給用駆動源Ｍも慣性による回転力
を次第に低下して停止又は略停止寸前になる頃に
設定しておけば、電極先端が被溶接物にスチツク
することがない。また、溶接終了時に充電された
コンデンサＣ１の電荷は、次回の溶接開始時に電
流制限用抵抗器Ｒ２および接点CRdを通じて放電
する。

第２図の実施例においては、点弧用スイツチ素
子４ａ又は４ｂを２次巻線Ｓ１乃至Ｓ３又はＳ４
乃至Ｓ６に対して各１個ずつ設けたが、第４図に
示すように各主サイリスタごとに点弧用スイツチ
素子４ａ乃至４ｆを設け、これらに導通制御回路
５ｃおよび５ｄを設けてもよい。また、溶接変圧
器およびその整流回路は、実施例に示す２重星形
相間リアクトル付整流回路に限定されることな
く、３相半波形、単相全波形その他の整流回路で
あつてもよい。

第５図は、本考案を、逆並列接続した１組のサ
イリスタSCR１１およびSCR１２を使用した単
相交流アーク溶接機に適用した場合の実施例を示
す。同図において、第２図の直流アーク溶接機に
おける実施例と同一機能を果たす部分については
同一符号で示し、さらに、第２図の補助変圧器
ATを含むリレーなどの制御回路は、第５図の実
施例においても同一であるので省略している。第
５図に示す実施例においては、２組の接点CRd、
コンデンサＣ１および抵抗器Ｒ２が接続されてお
り、導通信号Vg₁とVg₂とが180度の位相差で交互
にそれぞれ点弧用スイツチ素子４ａおよび４ｂに
供給され、主サイリスタSCR１１およびSCR１
２が交互に導通する。他の動作については第２図
と同様であるので説明を省略する。

第６図は、本考案を、サイリスタSCR１１，
SCR１２およびリアクトルＬ１１，Ｌ１２を使
用して矩形波を出力する公知の単相交流アーク溶
接機に適用した場合の実施例を示す。同図におい
て、第２図の実施例と同一機能を果たす部分につ
いては同一符号で示し、さらに、第２図の補助変
圧器ATを含む回路は第６図の実施例においても
同一であるので省略している。第６図の実施例に
おいても、２組の接点CRd、コンデンサＣ１およ
び抵抗器Ｒ２が接続されており、導通信号
Vg₁Vg₂とが180度の位相差で交互にそれぞれ点弧
用スイツチ素子４ａおよび４ｂに供給され、主サ
イリスタSCR１１およびSCR１２が交互に導通
する。他の動作については第２図および公知の矩
形波出力回路と同様であるので、説明を省略す
る。本考案は、第５図および第６図に示された実
施例に限定されることなく、他のサイリスタを使
用した交流アーク溶接機にも適用することができ
る。

本考案に使用されるコンデンサＣ１は、例えば
0.1μＦ程度の小容量でよいので、容易、安価に
バラツキの小なるものを入手でき、信頼性も高
い。また、コンデンサＣ１は小容量でよいので各
実施例に示したようにコンデンサＣに直列に電流
制限素子、例えば抵抗器を接続してもよいが接点
CRdの容量が十分であれば抵抗器Ｒ２はなくても
よい。さらに、抵抗器に流れる電流が主サイリス
タのトリガゲート電流以下となる抵抗値の抵抗器
をコンデンサＣ１に並列に接続すれば時間を長く
することができる。

以上のように本考案によれば、アーク溶接機の
アンチステイツク回路において、特にタイマを必
要とせず、小容量のコンデンサ１個を用いるだけ
で、ステイツクを防止することができるので、部
品数の減少により、安価で信頼性を向上させる効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のアンチステイツク回路を使用
した直流アーク溶接機の接続図、第２図は本考案
のアンチステイツク回路を備えた直流アーク溶接
機の接続図、第３図ａ乃至ｇは、第２図に示す本
考案の直流アーク溶接機各部の時間の経過に対す
る波形を示す図、第４図乃至第６図は本考案のア
ンチステイツク回路を備えた交流アーク溶接機の
接続図である。 Ｒ……溶接負荷、SCR１乃至SCR６，SCR１
１およびSCR１２……主サイリスタ、４ａ乃至
４ｆ……点弧用スイツチ素子、Ｍ……消耗性電極
送給用駆動源、CRd……点弧回路開閉用スイツ
チ、Ｃ１……コンデンサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 溶接負荷に電力を供給および遮断する主サイリ
   スタと、前記主サイリスタを点弧する点弧用スイ
   ツチ素子と、消耗性電極送給用駆動源の開閉動作
   と略同時に開閉動作をする点弧回路開閉用スイツ
   チと前記点弧回路開閉用スイツチに並列接続され
   たコンデンサとから成り、前記点弧用スイツチ素
   子と前記点弧回路開閉用スイツチとの直列回路が
   前記主サイリスタのゲートとアノード間に接続さ
   れている消耗性電極式アーク溶接機。