JPS6239891Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、アーク溶接機のアークスタートを
検知するアーク溶接機のアークスタート検知装置
に関する。

〔従来の技術〕

一般に、アーク溶接機においては、トーチスイ
ツチ等をオンさせてアークスタートした時、つぎ
のような種々の動作を行なわせる必要がある。す
なわち、 トーチスイツチが瞬時にオフしても、アーク
を保持してアーク切れを防止するためにトーチ
スイツチの接点に並列接続されたリレーの接点
やトランジスタ等の制御素子をオンさせる。

直流のTIG溶接機では、アークスタート後に
アーク発生用に印加した高周波電圧を切り、周
辺機器への高周波電圧によるノイズを遮断す
る。

アークスタート時にホツトスタートまたはコ
ールドスタート等の特別の作用を行なわせる。

自動溶接機では治具をアークスタート後に作
動させる。

そして従来、このような動作の制御を、アーク
溶接機の出力電流にもとづくアークスタートの検
知により行なつており、たとえば直流変流器
DCCTまたは交流変流器ACCT等の検出用変流器
や、分流器、リアクトルあるいは相間リアクトル
により出力電流を検出し、該出力電流にもとづ
き、溶接機がアークスタートしたことを検知し、
前記した各種の動作の制御を行なつている。

ところで、アーク溶接機には、一般に出力側に
適当なリアクトルが設けられており、このリアク
トルは、スパツタの発生量を低減させ、また、電
極と母材との短絡によりアークに移行するタイプ
の溶接機においては、短絡アーク移行時の過大電
流を制限して溶接機の保護またはトーチの燃え上
りを防止し、さらに、直流アーク溶接機では、脈
動率を改善してアーク切れを防止し、かつ交流ア
ーク溶接機では、整流作用を緩和させる等の役目
をもち、アーク溶接機に不可欠のものであり、こ
のリアクトルを用いて出力電流を検出する装置
は、安価でかつ汎用性がある。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、前述の検出用変流器および分流器は、
アーク溶接機の溶接欠陥やアーク切れ防止等のた
めに構成される必要不可欠なものと異なり、あく
まで補助的に付設するものであるから、装置が高
価になり、しかも、分流器の場合分流器が負荷に
直列に挿入されるため、溶接によるノイズを受け
やすく、信頼性に欠けるという問題点がある。

また、相間リアクトルを利用して出力電流を検
出する場合、相間リアクトル付きの整流回路を有
する直流アーク溶接機にしかも適用できなく、汎
用性に乏しい。

また、前記したようにアーク溶接機の出力側に
設けられるリアクトルを用いて出力電流を検出す
ることも考えられており、通常このリアクトルに
２次巻線を設けるとともに、該２次巻線の誘起電
圧により直接制御用リレー等を動作させている
が、制御用リレー等を直接動作させるためには、
かなり高い電圧が必要になり、そのため、２次巻
線の巻数を多くしなければならず、しかも溶接機
の出力電流が、例えば定格の100％から10％のよ
うに、大きな可変範囲で使用するような場合、と
くに定格の10％のような低い出力電流で使用する
場合には、出力電流のリツプルによる２次巻線の
誘起電圧のリツプルが制御用リレーの動作に影響
し、制御用リレーの動作が非常に不安定になり、
さらに前記したように２次巻線の巻数が多いた
め、装置の大型化および製作工数の増加を招き、
高価になるなどの問題点がある。

そこでこの考案は、アーク溶接機の出力側にア
ークスパツタの低減、トーチの燃え上りの防止等
のために設けられるリアクトルを用い、小型かつ
安価な構成により、アーク溶接機のスタート電流
を検出してアークスタートを検知し、溶接機の制
御を行なえるようにすることを技術的課題とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案は、前記の諸点に留意してなされたも
のであり、アーク溶接機の出力側に設けられたリ
アクトルと、前記リアクトルより巻数の少ない前
記リアクトルの２次巻線と、一方の入力端が前記
２次巻線の一端に、他方の入力端が前記２次巻線
の他端に抵抗を介して接続され、かつ前記他方の
入力端が感度調整用のバイアス回路の出力端に接
続された演算増幅器と、制御端が前記演算増幅器
の出力端に接続された検知素子とを備えたアーク
溶接機のアークスタート検知装置である。

〔作用〕

したがつて、この考案では、トーチスイツチ等
のオンによりリアクトルに溶接機の出力電流が流
れると、リアクトルの２次巻線に電圧が誘起さ
れ、抵抗を介した前記誘起電圧による電流とバイ
アス回路の出力バイアス電圧による電流とが加算
されて演算増幅器の他方の入力端に入力されるこ
とになり、演算増幅器の出力により、検知素子が
動作することになる。

このとき、スパツタの発生量の低減等のために
アーク溶接機の出力側に設けられたリアクトルを
利用するため、新たに変流器や分流器あるいは相
間リアクトルを設ける必要がなく、分流器を用い
る場合のように溶接によるノイズを受けることも
ない。

〔実施例〕

つぎにこの考案を、その実施例を示した図面と
ともに詳細に説明する。

まず、１実施例を示した第１図において、L₁
はアーク溶接機の出力側に設けられたリアクト
ル、L₂はリアクトルL₁に設けられた１〜２ター
ンの少数の巻数からなる２次巻線であり、一端が
接地端子Ｅに接続されている。R₁は一端が２次
巻線L₂の他端に接続された２次巻線L₂の誘起電
圧検出用およびゲイン設定用の第１抵抗、VRは
入力端および出力端がそれぞれ正側の電源端子＋
Vccと第１抵抗R₁の他端とに接続された感度調整
用の可変抵抗等からなるバイアス回路であり、第
１抵抗R₁と同様に、後述の第２抵抗の抵抗値よ
り十分小さい抵抗値の可変範囲になつている。

Ａは一方および他方の入力端である非反転およ
び反転入力端がそれぞれ接地端子Ｅおよび第１抵
抗R₁とバイアス回路VRとの接続点に接続された
演算増幅器、R₂は演算増幅器Ａの反転入力端と
出力端間に接続された第１抵抗R₁より十分大き
な抵抗値のゲイン設定用第２抵抗、D₁は第２抵
抗R₂に並列接続された演算増幅器Ａの保護用お
よび出力極性選定用の第１ダイオード、R₃，Ｃ
は演算増幅器Ａの出力端と接地端子Ｅ間に直列接
続されて時定数回路を構成する充電用の第３抵抗
およびコンデンサ、R₄，D₂は第３抵抗R₃の両端
間に直列接続されたコンデンサＣの放電用の第４
抵抗およびコンデンサＣの放電時間を短くするた
めの第２ダイオード、R₅，R₆はコンデンサＣの
両端間に直列接続されたコンデンサＣの放電用の
第５および第６抵抗であり、それぞれ第３抵抗
R₃より小さな抵抗値のものが用いられている。

Ｑはベースが第５および第６抵抗R₅，R₆の接
続点に接続された検知素子としてのスイツチング
用のトランジスタであり、エミツタが接地端子Ｅ
に接続されている。CDは正側の電源端子＋Vcc
とトランジスタＱのコレクタ間に接続されたリレ
ー等からなる制御素子であり、例えばリレーの場
合は接点（図示せず）がトーチスイツチ（図示せ
ず）に並列接続されている。D₃は制御素子CDに
並列接続された制御素子CDの保護用の第３ダイ
オードである。

つぎに、前記実施例の動作について説明する。

いま、リアクトルL₁に電流が流れていない場
合、すなわちアーク溶接機がアークスタートして
いない場合、２次巻線L₂に電圧が誘起せず、演
算増幅器Ａの反転入力端にはバイアス回路VRを
介した電源端子＋Vccからの正バイアス電圧のみ
が加わり、演算増幅器Ａの出力電圧は負になる
が、このときダイオードD₁が負帰還回路として
働き、前記バイアス電圧によるバイアス電流がダ
イオードD₁に流れ、演算増幅器Ａの出力端に
は、非反転入力端と同じく接地とみなせる反転入
力端のゼロ電位が第２抵抗R₂を通して現われる
ことになり、演算増幅器Ａの出力電圧はゼロとな
り、時定数回路のコンデンサＣの充電が行なわれ
ることもなく、トランジスタＱはオフしたままと
なり、制御素子CDへの通電も行なわれない。

つぎに、トーチスイツチ等を動作させてリアク
トルL₁に溶接機の出力電流Ｉが流れ始めると、
出力電流Ｉのアーク発生用の高周波電圧による脈
動分により２次巻線L₂に交流の電圧が誘起さ
れ、この誘起電圧Ｖ_L2′による信号電流Ｖ_L2′／
R₁′（ただしR₁′は抵抗R₁の抵抗値）と正側の電源
端子＋Vccからバイアス回路VRを通つて流れる
バイアス電流Vcc′／VR′（ただしVcc′は電源端子
＋Vccの電圧、VR′はバイアス回路VRの抵抗値）
とが加算され、第２図ａ図のｉで示すような正弦
波状の電流が演算増幅器Ａの反転入力端に入力さ
れると同時に、第２抵抗R₂に流れる。

このとき、前記したように直流の正のバイアス
電流が加算された分だけ、前記誘起電圧による交
流の信号電源の０レベルが同図のi′で示すよう
に、図中に破線で示す本来の０レベルからかさ上
げされ、演算増幅器Ａから出力電圧が得られる基
準レベルが可変設定され、出力電流Ｉに対する感
度レベルが可変設定されることになる。

したがつて、演算増幅器Ａの出力電圧A′はつ
ぎの式のように表わされる。ただしR₂′は抵抗R₂
の抵抗値とする。

A′＝−R₂′（Ｖ_Ｌ２′／Ｒ_１′＋Ｖｃｃ′／ＶＲ′
） そして、前記した信号電流とバイアス電流との
加算電流（Ｖ_Ｌ２′／Ｒ_１′＋Ｖｃｃ′／ＶＲ′）をI
′とすると、I′が正の とき、前記出力電圧A′の式から出力電圧A′は負
になり、前記したアークスタート前と同様に、ダ
イオードD₁が負帰還回路として働き、第２抵抗
R₂を介して演算増幅器Ａの出力端には反転入力
端のゼロ電位が現われることになり、演算増幅器
Ａの出力電圧A′は０となる。

つぎに、I′が負のとき、すなわち第２図ａ図中
の斜線を施こした期間では、前記出力電圧A′の
式から出力電圧A′は正になり、ダイオードD₁が
カツトオフとなつて第２抵抗R₂が負帰還回路と
して働くため、演算増幅器Ａの出力電圧A′は前
記した式で表わされるような第２抵抗R₂の両端
の電位差に相当する値となる。

したがつて、演算増幅器Ａの出力電圧A′の波
形は、第２図ｂ図のような矩形波状になる。

そして、この演算増幅器Ａの出力により、第３
抵抗R₃を介してコンデンサＣが充電され、演算
増幅器Ａの出力電圧の最初の立上りから抵抗
R₃、コンデンサＣの時定数回路により定まる一
定時間だけ遅れてトランジスタＱがオンし、トラ
ンジスタＱのオンにより制御素子CDへの通電が
行なわれる。

例えば、制御素子CDがリレーの場合は励磁さ
れてその接点が閉じられ、トーチスイツチのオフ
に関係なくアークが保持されることになり、溶接
機の出力電流の流れ始めが検出されてから、前記
した一定時間経過後に制御素子CDを動作させる
ことにより、アークスタートしてから所要の時
間、アーク電流が流れているのを確認することが
でき、アーク発生用の高周波電圧を切る等の動作
を行なうことができ、高周波電圧による周辺の電
気機器へのノイズを遮断することが可能となる。

このとき、バイアス回路VRにより感度調整を
行なうことにより、ノイズによる出力電流Ｉを誤
つてアークスタートによる電流として検出するこ
とを防止でき、リレー等の制御素子CDを誤動作
なく、安定して動作させることができる。

そして、リアクトルL₁に流れていた電流がな
くなると、２次巻線L₂に電圧が誘起されなくな
り、かつ演算増幅器Ａの出力がなくなり、コンデ
ンサＣの充電電荷が、小さな抵抗値の第５、第６
抵抗R₅，R₆および第４抵抗R₄と第２ダイオード
D₂を介して瞬時に放電され、トランジスタＱが
即時オフして制御素子CDが非通電状態となる。

また、前記実施例では、リアクトルL₁の２次
電圧による電流に可変抵抗からなるバイアス回路
VRの電流を加算していたが、第３図に示すよう
に、減算、すなわち負に加算したのち動作を反転
させるようにしてもよい。

すなわち、第３図において、第１図と同一記号
は同一のものを示し、異なる点は、バイアス回路
VRを負側の電源端子−Vccと第１抵抗R₁の他端
間に接続するとともに、演算増幅器Ａの両入力端
間に補助抵抗R′を挿入し、ダイオードD₁を逆方
向に接続し、主のトランジスタＱのベースを第７
および第８抵抗R₇，R₈を介して正側の電源端子
＋Vccに接続し、第７、第８抵抗R₇，R₈の接続点
を補助トランジスタQ′のコレクタに接続し、さ
らに、補助トランジスタQ′のベースを第５抵抗
R₅と第６抵抗R₆の接続点に接続するとともに、
エミツタを接地端子Ｅに接続している点である。

そして、第３図の回路の基本的な動作は第１図
の場合とほぼ同様であり、リアクトルL₁の２次
巻線L₂の誘起電圧による電流からバイアス回路
VRの電流が減算されて演算増幅器Ａに入力され
ると同時に、第２抵抗R₂に流れるため、演算増
幅器Ａの出力を第３抵抗R₃およびコンデンサＣ
により積分したのち、補助トランジスタQ′のオ
ン時は主のトランジスタＱがオフし、逆に補助ト
ランジスタQ′がオフ時は正側の電源端子＋Vccか
ら主のトランジスタＱにベース電流が流れてオン
する動作により、演算増幅器Ａの出力を反転させ
て制御素子CDを動作させており、第１図の場合
と同様になる。

〔考案の効果〕

以上のように、この考案のアーク溶接機のアー
クスタート検知装置によると、つぎの効果があ
る。

すなわち、アーク溶接機の不可欠な構成要素で
あるリアクトルを用いてアーク溶接機の出力電流
を検出してアークスタートを検知するため、新た
に変流器や分流器あるいは相間リアクトルを設け
る必要がなく、各種のアーク溶接機に適用するこ
とができ、汎用性がある。

さらに、従来のように、リアクトルの２次巻線
の誘起電圧により直接制御用リレー等の制御素子
を動作させるのではないため、２次巻線の巻線を
多くする必要がなく、装置の大型化を防止でき
る。

その上、バイアス回路による感度調整により、
アーク溶接機の出力電流のノイズによるアークス
タートの誤検知を防止でき、リレー等の制御素子
を安定して動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案のアーク溶接機のアークスタ
ート検知装置の１実施例の結線図、第２図ａおよ
びｂ図はそれぞれ第１図の増幅器の入力信号およ
び出力信号の波形図、第３図はこの考案の他の実
施例の結線図である。 L₁……リアクトル、L₂……２次巻線、VR……
バイアス回路、Ａ……演算増幅器、Ｑ……トラン
ジスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. アーク溶接機の出力側に設けられたリアクトル
   と、前記リアクトルより巻数の少ない前記リアク
   トルの２次巻線と、一方の入力端が前記２次巻線
   の一端に、他方の入力端が前記２次巻線の他端に
   抵抗を介して接続され、かつ前記他方の入力端が
   感度調整用のバイアス回路の出力端に接続された
   演算増幅器と、制御端が前記演算増幅器の出力端
   に接続された検知素子とを備えたアーク溶接機の
   アークスタート検知装置。