JPS6344470B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はパルスアーク溶接機に係り、特にそ
のベース電流の供給に関するものである。

従来、この種の溶接機として、第１図に示すも
のがあつた。図において１はパルス電流供給源、
２はベース電流供給源で、各々は出力端を並列に
接続され、後述のアーク部に導かれる。３は消耗
電極ワイヤ、４は母材、５はワイヤ３と母材４の
間に発生にするアーク部である。

第２図は第１図の装置にて得られるアーク部５
の電流の概要を説明するためのものである。パル
ス電流供給源１より供給されるパルス電流は第２
図ａに模型を示す形式のもので、波高値の高いこ
の電流により、パルス期間（第２図ａのTp期間）
にワイヤ３の先端部を溶融離脱させて、母材４に
移行させ溶接を行うものであるが、パルス電流供
給源１のみの場合、休止期間（第２図ａのTB期
間）では電流を供給しないため、アーク５の維持
が不可能となり、アーク切れを発生し溶接不良を
起す。それ故、休止期間中でもアークを持続させ
るため、アーク負荷すなわちアーク部５と並列に
ベース電流供給源２を接続し、常にアーク部５へ
ベース電流供給源２よりアークが持続するに足る
値以上のベース電流（第２図ｂ）を供給してい
る。つまり第２図ｃに示すようにこのベース電流
にパルス電流を加える形で、パルス電流供給源１
より上述の波高値の高い電流を供給し、初期の目
的（ワイヤ３と母材４が接触することなくワイヤ
３の先端部を溶かして母材４へ移行させること）
を達成しようとしているものである。

第３図は第１図の従来のものをより具体的な回
路図で示したものである。この第３図において一
点鎖線で囲まれている部分１は第１図のパルス電
流供給源１と機能的に対応し、破線で囲まれてい
る部分２は第１図のベース電流供給源２と機能的
に対応する。また３〜５も同様に第１図のそれと
各々対応する。また、６は変圧器の一次巻線、７
は変圧器の絶縁された二次巻線、８〜１０は二次
巻線７の平衡タツプに接続された位相制御素子、
１１は二次巻線７の不平衡巻線に接続された位相
制御素子、１２は電流の急激な変化を抑制するた
めのリアクトルとして作用するインダクタンス素
子である。従つて、位相制御素子８，９，１０の
点弧位相を制御することにより、上述のベース電
流値を制御調整でき、同じく位相制御素子１１の
点弧位相を制御することにより、上述のパルス電
流値を制御調整できるものである。

しかしながら、これら第１図および第３図に示
す従来のものは、いずれもベース電流の供給のた
め、パルス電流供給源１とは独立した別個の電源
つまりベース電流供給源２が必要であることを示
しており、従来装置はその構成が複雑でかつ高価
となる欠点を有していた。

この欠点を改善するため第４図に示すようなパ
ルスアーク溶接装置が提案されている（特公昭54
−40500号公報参照）。

この第４図に示すものは、１個の直流電源１３
の出力回路の正側端子に直列にベース電流供給用
抵抗２３を接続して、又この抵抗２３にトランジ
スタ２０とバランス抵抗２１とのパルス電流供給
用直列体を並列接続し、もつて１個の直流電源１
３でパルス電流とベース電流とを得ることができ
るようにしたものである。なお第４図中、２２は
トランジスタ２０の制御回路である。

ところが、この第４図に示すものは、ベース電
流供給用抵抗２３にてベース電流を生成するもの
であるので、その抵抗２３として大電力用抵抗を
要し、いま仮に直流電源電圧を70V、ベース電流
を50Aとしたとき、その抵抗２３で3.5KWの発熱
ロスとなつた。

又、垂下特性を示すので、アーク長変動が生じ
たとき、ベース電流が変動し、アーク切れを起こ
すおそれがあつた。

この発明は上述の欠点を改善するためになされ
たもので、１個の直流電源からパルス電流とベー
ス電流とを生成するものにおいて、大電力用抵抗
を用いることなくベース電流を生成できるパルス
アーク溶接機を提供しようとするものである。

第５図はこの発明の一実施例を示すものであり
図中１３は直流電源、１４，１５は第１、第２の
スイツチング素子で、図示例ではトランジスタと
して示してある。１６，１７はこのスイツチング
素子１４，１５にそれぞれ接続された第１、第２
のインダクタンス素子で、電流の急激な変化を抑
えるためのものである。１８，１９はスイツチン
グ素子１４，１５の開放期間時に上記インダクタ
ンス素子１６，１７等のリアクタンス分により生
じる続流を環流するための第１、第２のダイオー
ドである。また、３は電極ワイヤ、４は母材、５
はアーク部で上記従来のそれと同一であり、また
この部分には第６図ｃに示すような電流が供給さ
れる。

なお、第６図ａと第６図ｂとの電流立上り、立
下がり勾配より明らかなように、ベース電流を供
給する回路側に挿入されるインダクタンス素子１
７の値は、パルス電流を供給する回路側に挿入さ
れるインダクタンス素子１６の値により大きなも
のとなつており、又その値は後述する如く、アー
ク維持が可能な大きな値となつている。

このようにインダクタンス素子１７とインダク
タンス素子１６との値を異ならせるのは次の理由
による。

即ち、インダクタンス素子１６の値を、インダ
クタンス素子１７の値（アーク維持が可能な大き
な値）と同等にすると、パルス電流の立上り、立
下がり勾配がゆるやかなものとなり、所定時間内
に臨界電流（スプレー移行に必要な電流）以上に
ならなかつたり、所定時間内にベース電流値まで
低下しない（パルスアーク溶接とならず、一般の
アーク溶接となる）等の不都合を生じるからであ
る。

次にその動作について説明すると、第５図にお
いて、直流電源１３の出力端子間に接続されたス
イツチング素子１４、インダクタンス素子１６、
電極ワイヤ３、アーク部５、母材４およびスイツ
チング素子１４に直列で、インダクタンス素子１
６、電極ワイヤ３、アーク部５、母材４に並列に
接続されたダイオード１８にて構成される回路
は、パルス電流を供給するための回路であり、そ
の動作はスイツチング素子１４を閉状態にするこ
とにより、電流は回路図中の符号で１３−１４−
１６−３−５−４−１３の経路で流れ、逆に、ス
イツチング素子１４を開状態にすると、インダク
タンス素子１６内の磁気エネルギー放出も含め、
回路中のリアクタンス分による続流が無くなるま
で、電流は１６−３−５−４−１８−１６の経路
で流れる。従つて、スイツチング素子１４の開閉
の結果、第６図ａに模型的に示す電流がアーク部
５に供給される。尚、インダクタンス素子１６は
パルス電流として急峻な尖頭電流波形を要求する
主旨から言えば、必ずしも必要ではなく省略して
も良いが、アーク長が急に伸びたとき（磁気吹
き、ワーク形状の影響等で発生する）、インダク
タンス素子に蓄積された電磁エネルギー（１／
2LI2）によりアーク電圧を高め、溶接電流が急
激に低下するのを防止してアーク切れを防止する
ためには、即ち実用上は必要なものである。

一方、直流電源１３の出力端子間に接続された
スイツチング素子１５、インダクタンス素子１
７、電極ワイヤ３、アーク部５、母材４、および
上記スイツチング素子１５に直列で、インダクタ
ンス素子１７、電極ワイヤ３、アーク部５、母材
４に並列に接続されたダイオード１９にて構成さ
れる回路が、ベース電流供給回路となり、その基
本動作は上述のパルス電流回路の動作説明におい
て、スイツチング素子１４を１５に、インダクタ
ンス素子１６を１７に、ダイオード１８を１９に
置き換えたものと全く同一であるが、ベース電流
として要求される本来の目的、つまり電極ワイヤ
３を積極的に溶かすことなくアークを持続させる
ことを達成するために、スイツチング素子１４の
閉路時間より短い閉路時間でスイツチング素子１
５を開閉している。その結果、第６図ｂに模型的
に示すように、ベース電流の波高値はピーク電流
の波高値より低く維持することが可能となる。こ
こで、インダクタンス素子１７はスイツチング素
子１５の動作遅れに起因する必要以上のベース電
流の脈動を防止するためにも必要なものである。
もし、インダクタンス素子１７を除去するなら、
第７図に波形を例示するようになり、アークの安
定維持は不可能となる。たとえ、開閉周波数を上
げアークを持続させるようにしたとしてもその装
置は高価なものとなる。

なお、上記した実施例の説明では、ベース電流
として、一定周波数でスイツチング素子１５を開
閉させることについて記したが、他の方法として
はベース電流値を検出し、その検出値が所定の上
限値に達した時スイツチング素子１５を開状態、
逆に所定の下限値に達した時スイツチング素子１
５を閉状態とすることにより得てもよい。

又、上記実施例にあつては、パルス電流供給期
間中にスイツチング素子１４のオンオフを１回行
うだけで所望のピーク値を持つパルス電流が得ら
れる場合について説明したが、１回のオンオフだ
けで所望のピーク値を持つパルス電流が得られな
い場合には、そのオンオフを繰返せば所望のピー
ク値を持つパルス電流を得ることができることは
云うまでもないない。勿論のことこの場合にあつ
ては、スイツチング素子１４の閉時間とスイツチ
ング素子１５の閉時間とが同等或いは上記実施例
と逆の関係になることもある。

以上のようにこの発明によれば、パルス電流と
ベース電流とを交互にアーク部に供給するパルス
アーク溶接機において、１個の直流電源の１組の
出力端子間にアーク部と直列に接続された、パル
ス電流供給用スイツチング素子と第１のインダク
タンス素子との第１の直列体と、この第１の直列
体に並列接続された、ベース電流供給用スイツチ
ング素子と第２のインダクタンス素子との第２の
直列体と、上記第１のインダクタンス素子とアー
ク部と共に、閉回路を構成するように接続された
第１のダイオードと、上記第２のインダクタンス
素子とアーク部と共に閉回路を構成するように接
続された第２のダイオードとを備え、上記第２の
インダクタンス素子のインダクタンス値を、ベー
ス電流供給時にアーク維持可能であつて、上記第
１のインダクタンス素子のインダクタンス値より
大きな値とし、上記パルス電流供給用スイツチン
グ素子の開閉によりパルス電流を、上記ベース電
流供給用スイツチング素子の開閉によりベース電
流を上記アーク部に供給するように構成したので
１個の直流電源からパルス電流とベース電流とを
生成するものにあつても、大電力用抵抗を用いる
ことなくベース電流を生成でき、ひいては電力ロ
スが少なく、かつ安価で小形のパルスアーク溶接
機を得ることができる。

また、ベース電流を定電流特性のものとするこ
とができ、よつてアーク長が変動しても平均ベー
ス電流が変動しないものとすることができ、ひい
てはこれに起因するアーク切れを防止できる。

更に又、第２のインダクタンス素子のインダク
タンス値が、ベース電流供給時にアーク維持可能
な、第１のインダクタンス素子のインダクタンス
値より大きな値となつているので、第２のスイツ
チング素子の開閉により生じるベース電流の波形
のリツプルを小さいものとすることができ、ひい
てはベース電流供給時にアーク切れを起こすおそ
れがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のパルスアーク溶接機を概念的に
示す説明図、第２図は第１図で得られる電流波形
を示す波形図、第３図は第１図の従来のものを具
体的に示す電源装置の説明図、第４図は他の従来
例を示す回路図、第５図はこの発明の一実施例を
示す回路図、第６図は第５図の電流波形を説明す
る波形図、第７図はベース電流において電流リツ
プルが大きく使用できないことを説明するベース
電流の波形図である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示
し、３は消耗電極ワイヤ、４は母材、５はアーク
部、１３は直流電源、１４，１５は第１、第２の
スイツチング素子、１６，１７は第１、第２のイ
ンダクタンス素子、１８，１９は第１、第２のダ
イオードである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ パルス電流とベース電流とを交互にアーク部
   に供給するパルスアーク溶接機において、１個の
   直流電源の１組の出力端子間にアーク部と直列に
   接続された、パルス電流供給用スイツチング素子
   と第１のインダクタンス素子との第１の直列体
   と、この第１の直列体に並列接続された、ベース
   電流供給用スイツチング素子と第２のインダクタ
   ンス素子との第２の直列体と、上記第１のインダ
   クタンス素子とアーク部と共に閉回路を構成する
   ように接続された第１のダイオードと、上記第２
   のインダクタンス素子とアーク部と共に閉回路を
   構成するように接続された第２のダイオードとを
   備え上記第２のインダクタンス素子のインダクタ
   ンス値を、ベース電流供給時にアーク維持可能で
   あつて、上記第１のインダクタンス素子のインダ
   クタンス値より大きな値とし、上記パルス電流供
   給用スイツチング素子の開閉によりパルス電流
   を、上記ベース電流供給用スイツチング素子の開
   閉によりベース電流を上記アーク部に供給するこ
   とを特徴とするパルスアーク溶接機。