JPS6232026B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流溶接電源にアーク点弧用高周波ま
たはパルスを重畳して用いる交流アーク溶接装置
に関するものである。

交流溶接電源を用いてアーク溶接を行うときそ
のアークスタート時および交流溶接電源が零点を
通過した後のアーク再点弧を容易にするために一
般に高い高周波電圧またはパルス電圧を溶接電源
出力に重畳して用いる。第１図は従来一般に用い
られている高周波重畳回路の要部のみを示す接続
図であり端子１，２は交流電源に接続され、端子
３は交流溶接電源の出力端子にまた端子４はアー
ク負荷に接続される。Ｔ１は昇圧変圧器であり昇
圧比数十倍ないし百倍程度のものであり二次出力
端子に数千ボルトの高電圧を発生する。l₁，l₂お
よびc₁，c₂はそれぞれチヨークコイルおよびコン
デンサであり高周波電圧が電源回路に混入するの
を防止するためのフイルター回路である。同図の
装置においては溶接開始と同時に端子１，２間に
交流電圧が印加され昇圧変圧器Ｔ１の二次側に数
千ボルトの高電圧が誘起される。この昇圧変圧器
Ｔ１の二次出力は並列接続されたコンデンサＣ３
を充電する。コンデンサＣ３の端子電圧が放電間
隙SGの絶縁破壊電圧を超えると放電しこの放電
間隙およびカツプリングコイルC.Cを通してコン
デンサＣ３の電荷は放電される。この放電電流は
回路のリアクタンス分および容量分によつて振動
電流となりカツプリングコイルC.Cにて結合され
た溶接回路に高電圧の高周波電圧を誘起する。こ
の高電圧によつて端子４に接続された溶接負荷の
絶縁を破壊して補助放電を起し主たるアーク放電
を誘発させる。このときのカツプリングコイル
C.Cの出力電圧は作業者に対する感電事故を防止
するため数メガヘルツ程度の高周波となるよう回
路定数が選定されているが、このためこの高周波
が空中および電源ラインに伝播し通信障害を誘発
して一種の公害源となつている。このため高周波
電圧はできるだけそのエネルギーを低い値にする
必要があるが、このエネルギーを低くすることは
アークの点弧性を悪くすることにつながり高周波
を重畳させる本来の目的が達成されないことにな
り限界があつた。ところでアーク溶接を考察する
とき溶接開始時を除けばアークの再点弧の難易に
方向性のあることが判る。即ち、溶接電極により
被溶接物を溶接するとき電極側が負電圧となるい
わゆる正極性時には赤熱された電極からは熱電子
放出により容易に電子が放出されるためにアーク
の再点弧は容易でありほとんど高周波電圧を印加
しなくてもよい。逆に被溶接物が負電位となる逆
極性時には被溶接物は熱電子放出能力が劣るため
アークの再点弧には高い電圧が要求され高周波電
圧を重畳しないとしばしばアークの再点弧に失敗
してアーク切れをおこしたり再点弧位相が遅れた
りする。特にタングステン電極によりアルミニユ
ームの溶接を行うときはこの傾向が強く逆極性時
にはほとんどアークの再点弧に失敗しアーク切れ
となる。したがつて高周波電圧はこの逆極性のと
きに多く必要とされ、正極性時には全く必要でな
いかまたは極く弱い高周波を供給するだけでよ
い。

本発明は上記に着目し、従来極性に関係なく供
給されていた高周波または再点弧用パルスを正極
性時と逆極性時とでその強さに差を設けたもので
高周波または再点弧用パルスを必要な時に最も効
率よく供給してアークの再点弧を確実にするとと
もに通信障害を極力低減させた交流アーク溶接装
置を提供するものである。

第２図は本発明の装置の実施例を示す接続図で
ある。同図において５は交流電源、６は電磁接触
器など溶接中のみ閉じる開閉器、７は溶接変圧器
であり一般の交流アーク溶接機に用いられる垂下
特性の変圧器が使用される。８は溶接電極、９は
被溶接物である。また１０は高周波発生回路であ
り、Ｄ１は整流器である。その他l₁，l₂，c₁，
c₂，Ｔ１，SGおよびC.Cは第１図に示した従来例
と同様の機能を有するものである。同図において
開閉器６が閉じると溶接変圧器７の出力電圧はチ
ヨークコイルl₁，l₂および整流器Ｄ１を通して昇
圧変圧器Ｔ１の一次側にも印加されるが整流器Ｄ
１のため被溶接物９が負電位となる逆極性時にの
み昇圧変圧器Ｔ１に電流が流れ、二次側に接続さ
れたコンデンサＣ３を充電する。この結果カツプ
リングコイルC.Cは逆極性時にのみ高周波電圧を
誘起しアークの再点弧を助ける。Ｒ１は整流器Ｄ
１に並列接続する抵抗器であり正極性時にも比較
的弱い高周波を溶接部に供給するために用いる。
この抵抗器は特に設ける必要はないがこの抵抗値
をアーク電圧では高周波が発生せずアークが消滅
して溶接変圧器７が完全な無負荷状態となり高い
無負荷電圧が印加されたときにのみ高周波が発生
するように選択しておけば正極性時においてまれ
に発生するアーク切れをも防止することができ
る。なおＣ４，Ｃ５はコンデンサであり、溶接変
圧器７に高周波電圧が混入するのを防止するため
のバイパスコンデンサである。

第３図は本発明の別の実施例を示す接続図であ
る。同図において、５，６，８，９，Ｃ３，Ｃ
４，Ｃ５，SGおよびC.Cは第２図に示した実施
例と同様の機能を有するものである。７は溶接変
圧器であるが第３図の場合は一般の変圧器と同様
にほぼ定電圧特性の変圧器を使用する。SCR
１，SCR２は出力電流を制御する第１の半導体
スイツチング素子であり、逆並列接続された単方
向性サイリスタ、トランジスタなどが用いられ
る。１５は電流検出器、１１は基準信号設定回
路、１２は電流検出器１５および基準信号設定回
路１１の出力信号の差を取出す比較回路、１３は
比較回路１２の出力に応じて第１の半導体スイツ
チング素子SCR１，SCR２の導通量を制御する
導通制御回路である。１４は交流電源５から電力
を供給される補助変圧器であり整流器Ｄ２、抵抗
器Ｒ２，Ｒ３、第１のコンデンサＣ６、第２のコ
ンデンサＣ７、第２のスイツチング素子SCR
３、昇圧変圧器Ｔ１および放電間隙SGとともに
高周波発生回路１０を構成する。昇圧変圧器Ｔ１
は第２図の実施例と異なり一次巻線Ｐ１、二次巻
線Ｓの他に第３の巻線P2を有するものである。
溶接の開始に際して開閉器６が閉じると溶接変圧
器７に交流電源５が接続される。電流検出器１５
の出力信号と基準信号設定回路１１の出力信号は
比較器１２にて比較され再信号の差信号が導通制
御回路１３に入力される。導通制御回路１３は入
力信号に応じて導通指令信号を第１の半導体スイ
ツチング素子SCR１およびSCR２に供給しこれ
を導通させその結果電極８および被溶接物９に供
給される電流は基準信号設定回路１１の設定に応
じた一定電流となる。一方、交流電源５の電圧は
補助変圧器１４にも供給される。補助変圧器１４
の出力電圧は整流器Ｄ２および抵抗器Ｒ２を通し
て第１のコンデンサＣ６を充電する。このとき溶
接変圧器７および補助変圧器１４の極性を図中に
記載の通りの極性とすると、コンデンサＣ６は電
極が陰極となる正極性時にのみ充電される。導通
制御回路１３の出力信号のうち逆極性用半導体ス
イツチング素子SCR１を導通させる方の出力信
号はコンデンサＣ６の端子に接続されたサイリス
タなどの第２のスイツチング素子SCR３にも供
給される。この結果正極性時に充電されたコンデ
ンサＣ６の電荷は第２のスイツチング素子SCR
３および昇圧変圧器Ｔ１の一次巻線Ｐ１を通して
放電し昇圧変圧器Ｔ１の２次巻線Ｓにパルス状の
高電圧を発生する。昇圧変圧器Ｔ１の二次巻線に
発生した高電圧は第２のコンデンサＣ７を充電し
その充電電荷は放電間隙SGおよびカツプリング
コイルC.Cを通して放電し溶接部に高周波電圧を
供給する。この結果溶接部には逆極性電圧が印加
された時点からコンデンサＣ６が放電している間
の極く短時間のみ高周波電圧が供給されることに
なる。昇圧変圧器Ｔ１に設けられた第３の巻線Ｐ
２は抵抗器Ｒ３を通して補助変圧器１４の出力電
圧が印加され正極性時および逆極性時のアーク切
れを防止する役目を果す。もちろん正極性時にお
けるアークの再点弧が容易である場合にはこの第
３巻線Ｐ２は省略できるものである。

以上のように本発明の装置においては高周波電
圧発生回路または再点弧用パルス発生回路の出力
を正極性時と逆極性時とにおいて異なる値とし高
周波電圧または再点弧用パルスを必要時にのみ供
給するようにしたので交流アーク溶接における再
点弧が確実となり、また通信障害も極力減少させ
ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高周波重畳回路の例を示す接続
図、第２図および第３図は本発明の装置の実施例
を示す接続図である。 ７……溶接変圧器、１０……高周波発生回路、
Ｔ１……昇圧変圧器、SG……放電間隙、C.C…
…カツプリングコイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流アーク溶接電源と高周波電圧発生回路ま
   たはアークの再点弧用パルス発生回路とから溶接
   電極と被溶接物に電力を供給する交流アーク溶接
   装置において、前記高周波電圧発生回路または再
   点弧用パルス発生回路を溶接電極が負電位となる
   正極性時と溶接電極が正電位となる逆極性時とに
   おいて異なる値の出力を発生する回路とした交流
   アーク溶接装置。 ２ 前記高周波電圧発生回路または再点弧用パル
   ス発生回路は逆極性時における出力電力が正極性
   時における出力電力よりも大である特許請求の範
   囲第１項に記載の交流アーク溶接装置。 ３ 前記高周波電圧発生回路または再点弧パルス
   発生回路は出力電力が逆極性時にのみ発生する回
   路である特許請求の範囲第１項に記載の交流アー
   ク溶接装置。 ４ 前記交流アーク溶接電源が第１の半導体スイ
   ツチング素子により溶接電流が制御される電源で
   あり、かつ前記高周波電圧発生装置が交流アーク
   溶接電源の入力電圧または出力電圧によつて正極
   性時にのみ充電される第１のコンデンサと前記第
   １のコンデンサの電荷を昇圧変圧器の一次側を通
   して放電する第２のスイツチング素子と前記昇圧
   変圧器の二次側に接続された第２のコンデンサと
   前記第２のコンデンサに並列に接続された放電間
   隙およびカツプリングコイルの直列回路とからな
   り前記交流アーク溶接電源の出力が逆極性となる
   方の前記第１のスイツチング素子への点弧信号ま
   たはこの点弧信号に同期する信号を前記第２のス
   イツチング素子の点弧信号とした特許請求の範囲
   第１項に記載の交流アーク溶接装置。 ５ 前記昇圧変圧器に第３の巻線を設け前記第３
   巻線に抵抗器を通して交流電圧を印加した特許請
   求の範囲第４項に記載の交流アーク溶接装置。