JPS637428Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、アーク溶接機の改良に関するもので
ある。

溶接変圧器の出力側に逆並列接続されたサイリ
スタ毎に、直列に各１つのリアクトル巻線を接続
し、各リアクトル巻線を共通の鉄心に捲回し、か
つ、その極性をそれぞれ直列に接続されているサ
イリスタの導通時に同方向の磁束を発生する極性
としておくと、リアクトルの作用により出力端子
には略矩形波状の交流出力電流が得られる。

［従来の技術］ 第１図は、このように構成された溶接機の接続
図を示すものである。第１図において、１は溶接
機の入力端子、２は入力端子１，１に接続された
１次巻線２ｐと２次巻線２ｓとを有する溶接変圧
器である。３ａおよび３ｂは２次巻線２ｓの端子
２ａにそれぞれ接続された互いに逆方向にのみ導
通するサイリスタである。４ａおよび４ｂは同一
の鉄心に捲回された２個のリアクトル巻線であつ
て、各リアクトル巻線４ａおよび４ｂは、それぞ
れサイリスタ３ａおよび３ｂに直列に接続されて
おり、その極性は、図中に示すように、それぞれ
直列に接続されたサイリスタの導通により同方向
に磁束を発生するように決定されている。５ａお
よび５ｂは、それぞれサイリスタ３ａおよび３ｂ
を半サイクルごとに交互に導通および位相制御を
する位相制御回路、６は電極、７はアーク、８は
２次巻線２ｓの他の端子に接続された被溶接材
で、これらの電極６乃至被溶接材８は溶接負荷Ｒ
を構成する。また、９は溶接電流検出器、１１は
出力電流を設定する基準信号発生器である。１２
は溶接電流検出器９の出力信号と基準信号発生器
１１の出力信号とを入力とする比較器であり、両
信号の差を位相制御回路５ａおよび５ｂに供給す
る。

第２図を参照して、第１図の溶接機の動作を説
明する。

第２図において、正弦波状のEoは２次巻線２
ｓの無負荷電圧を示し、破線で示したIoは溶接負
荷Ｒを流れる電流を示す。また、鎖線で示した
ILはリアクトル巻線４ａまたは４ｂを流れる電
流を示し、実線は溶接負荷Ｒの端子電圧IoRを示
している。なお、同図の横軸には時刻ｔをとつて
ある。

第２図に示す時刻Ｔ１において、位相制御回路
５ａが点弧信号を出力し、サイリスタ３ａが導通
する。サイリスタ３ａが導通すると、溶接電流Io
は２次巻線の端子２ｂ、溶接負荷Ｒ、サイリスタ
３ａ、リアクトル巻線４ａおよび２次巻線の端子
２ａの径路を流れる。このとき、時刻Ｔ１からＴ
２までの期間においては、Eo＞IoRとなる。リア
クトル巻線４ａのインダクタンスＬを大きな値に
選定しておくと、溶接電流Ioはほとんど変化しな
いが、厳密にはわずかずつ増加を続け、この溶接
電流Ioの増加と大きなインダクタンスＬによつ
て、リアクトル巻線４ａおよび４ｂには、Eo−
IoR＝ｅ＝Ｌ（di／dt）の起電力が発生して、第
２図の斜線で示された部分に相当するエネルギー
が蓄積される。

つぎに時刻Ｔ２からＴ３までの期間になると、
Eo＜IoRになるにもかかわらず、溶接電流Ioはわ
ずかずつ減少するので、リアクトル巻線４ａに
は、時刻Ｔ２以前のときとは逆に−Ｌ（di／dt）
の起電力を発生し、先に蓄積されたエネルギーを
放出して、溶接負荷Ｒに時刻Ｔ１からＴ２までの
ときと同一方向の電流Ioを流し続ける。この電流
Ioは、インダクタンスＬが大なので変化が少なく
ほぼ一定の値となる。さらに、時刻Ｔ３からＴ４
までの期間になると、電源電圧Eoの極性は逆に
なるが、インダクタンスＬに蓄積されたエネルギ
ーを放出して、時刻Ｔ２からＴ３までのときと同
一方向に、ほぼ一定の電流Ioを溶接負荷Ｒに供給
する。

つぎに、時刻Ｔ４のときに、位相制御回路５ｂ
からサイリスタ３ｂに点弧信号を供給してサイリ
スタ３ｂを導通させると、２次巻線の端子２ａ、
サイリスタ３ｂ、リアクトル巻線４ｂ、溶接負荷
Ｒおよび２次巻線の端子２ｂに電流が流れる。こ
の電流が流れる回路のインダクタンスは、リアク
トル巻線４ｂを除けば小さいので、時刻Ｔ４以後
にリアクトル巻線４ｂの流れる電流ILすなわち
溶接負荷Ｒを流れる電流Ioの絶対値は、時刻Ｔ４
より以前に流れていた電流に略等しい値となる。
このとき、リアクトル巻線４ｂの両端電圧の極性
は、サイリスタ３ｂ側がプラスとなり、他方、リ
アクトル巻線４ｂと共通の鉄心に巻回されたリア
クトル巻線４ａの両端電圧の極性は、サイリスタ
３ａ側の電位がプラスとなり、また２次巻線２ｓ
の端子２ａがすでにプラスになつているので、サ
イリスタ３ａは遮断となる。時刻Ｔ４以後は、上
記と同様の動作がくり返される。

第３図は、位相制御回路５ａおよび５ｂの点弧
信号の位相を第２図のθ１からθ２に遅らせた場
合を示したもので、溶接負荷Ｒを流れる電流I′o
は、Eo＞I′oRのときに、Eo−I′oR＝ｅ＝Ｌ（di／
dt）によつて蓄積されるエネルギーと、Eo＜
I′oRのときに放出されるエネルギーとが等しくな
る値になる。このように、点弧信号を遅らせた場
合には、第３図に示すごとく、I′oの反転する位
相が遅れると同時に電流値も小さくなるが、動作
順序は第２図で説明した場合と同様になる。ま
た、サイリスタに供給される点弧信号の位相を遅
らせることにより、溶接負荷に通電する電流値を
小さくしても、溶接負荷に供給される電流は遮断
時間を持たず、電源の半サイクルの周期で急峻に
極性を変える交流電源となる。

［発明が解決しようとする問題点］ このように、第１図のアーク溶接機は、略矩形
波状の溶接電流が得られるので、電流の零点通過
時にアークの再点弧に失敗することが少なく理想
的であるが、第１図の示すように、溶接電流検出
器９の出力信号と基準信号発生器１１の出力信号
とを比較し、両信号の差が略零となるようにサイ
リスタ３ａおよび３ｂの導通位相を定める、いわ
ゆる、フイードバツク制御を行つて定電流特性を
得ようとするときは、動作が不安定となりハンチ
ングを起しやすい。この理由を第１図および第２
図にて説明する。

第１図において、溶接電流検出器９により溶接
電流を検出し、これを基準信号発生器１１の出力
信号と比較するときの動作を考える。いま、第２
図において、時刻Ｔ１において導通したサイリス
タによつて溶接負荷Ｒに流れる正方向の第１の半
波の電流が、基準信号発生器１１に設定された電
流値よりも小さな値であつたときは、比較器１２
は導通位相を進ませるように作用するので、つぎ
の負方向の第２の半波電流におけるサイリスタの
導通位相が時刻Ｔ４よりも早くなる。その結果、
この負方向の第２の半波電流が増加し、もしこの
ときに流れるこの第２の半波電流値が基準信号発
生器１１に設定された電流値に近いかあるいは大
きくなつた場合には、さらにつぎの半波である正
方向の第３の半波電流は前回の第２の半波電流と
同じか、あるいは前回よりも小さな値となつて、
修正されることがなく、逆に誤差が助長される方
向に変化する。さらに、つぎの第４の半波電流の
逆方向の電流に対しては、比較器１２の出力が増
加するように導通位相が進められる。このように
して正および負各方向の電流は、互いに前の反対
極性の半波電流値によつて影響を受けるが、制御
したい極性の電流値には全く無関係となり一種の
発振状態となる。このような状態を防止するに
は、フイードバツク系全体の応答速度を遅くし、
半サイクルではほとんど応答しない少なくとも数
サイクル程度の遅れをもたせることが必要とな
る。しかるに、応答速度を遅くすることは、それ
だけ溶接機の性能を低下させることになり、サイ
リスタを使用して応答速度の向上を計つた効果が
相殺されるという問題点がある。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、フイードバツク制御を行うに際し、
正方向および逆方向の電流値をそれぞれ独立して
検出し、これらの出力信号と基準信号とをそれぞ
れ別々に比較して、これらの差信号がそれぞれ略
零となるように、正および逆方向の出力電流を制
御する各サイリスタの導通位相を決定することに
より、回路の応答速度を速くしても十分に安定な
動作が得られるアーク溶接機を提案したものであ
る。

［実施例］ 第４図は、本考案を交流アーク溶接機について
実施したときの例を示す構成図である。第４図に
おいては、第１図に示した例と同様の機能を有す
るものには同一の記号を附してある。９ａおよび
９ｂは、それぞれ正方向および逆方向の電流を検
出する溶接電流検出器である。１２ａおよび１２
ｂは、基準信号発生器１１が出力する基準信号er
と溶接電流検出器９ａ，９ｂの第１および第２の
出力信号efa，efbとをそれぞれ入力とし、信号er
とefaとの第１の差信号eoaおよび基準信号erと
efbとの第２の差信号eobをそれぞれ出力する第
１および第２の比較器である。同図において、ま
ず、サイリスタ３ａを流れる電流について考え
る。サイリスタ３ａの導通により流れる電流は溶
接電流検出器９ａによつて検出され、この検出さ
れた第１の出力信号efaは、第１の比較器１２ａ
によつて基準信号erと比較されて、第１の差出力
eoaが第１の位相制御回路５ａに供給される。位
相制御回路５ａは、第１の比較器１２ａの出力信
号eoaに対応した位相の点弧信号を発生してサイ
リスタ３ａに供給する。一方、サイリスタ３ｂを
流れる電流は溶接電流検出器９ｂによつて検出さ
れ、この検出された第２の検出信号efbは、第２
の比較器１２ｂによつて基準信号erと比較され
て、第２の差信号eobが第２の位相制御回路５ｂ
に供給されて、サイリスタ３ｂの点弧位相が決定
される。このように第４図の実施例においては、
溶接電流検出器９ａおよび９ｂは、それぞれ正方
向および逆方向の電流を単独に検出するので、サ
イリスタ３ａおよび３ｂの導通位相は、互いに他
方の導通位相に全く影響されることがない。すな
わち、それぞれのサイリスタが導通することによ
つて流れる電流値が、基準信号erに対応する値に
なるように、つぎのサイクルでサイリスタが順バ
イアスとなる半波において、直ちに修正されるこ
とになる。なお、第４図では、溶接電流検出器は
サイリスタ３ａ，３ｂの各回路に１個ずつ設けた
が、両サイリスタに共通の回路、例えば第４図に
おいて、被溶接材８からの帰線の途中に設けても
よい。この場合、正逆各方向の電流を判別するた
めに、ダイオードにより分割すればよい。

［効果］ 以上のように、本考案のアーク溶接機は、溶接
電流を正および逆両方向別個に検出し、それらの
検出した出力信号をそれぞれ基準信号と比較し
て、それぞれのサイリスタを位相制御する。した
がつて、正逆各方向のサイリスタは、互いに他の
方向のサイリスタの導通位相には全く影響される
ことがないので動作が安定であり、かつハンチン
グを発生する危険性を考慮することなく応答速度
を速くすることができるので、電流開閉制御素子
としてのサイリスタの高速応答性を十分に発揮さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の基礎となる矩形波状の電流を
得ることのできる溶接機を説明するための構成図
であり、第２図および第３図は第１図の溶接機の
動作の説明図であり、第４図は本考案のアーク溶
接機の実施例を示す構成図である。 ２……溶接変圧器、３ａ，３ｂ……サイリス
タ、４ａ，４ｂ……リアクトル、５ａ，５ｂ……
第１および第２の位相制御回路、９，９ａ，９ｂ
……溶接電流検出器、１１……基準信号発生器、
１２……比較器、１２ａ，１２ｂ……第１および
第２の比較器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 溶接変圧器２と、前記溶接変圧器の出力側に接
   続されて正方向および逆方向にそれぞれ導通する
   サイリスタ３ａ，及び３ｂと、前記各サイリスタ
   に直列に接続されて各サイリスタの導通により同
   方向に磁化される共通の鉄心に捲回されて十分に
   大なるインダクタンスを有する２個のリアクトル
   巻線４ａ及び４ｂとを有するアーク溶接機におい
   て、出力電流の正方向の設定値に相当する第１の
   基準信号を出力する第１の基準信号発生器１１と
   前記溶接変圧器の出力電流の正方向電流に対応す
   る第１の出力信号efaと逆方向電流に対応する第
   ２の出力信号efbとをそれぞれ独立して検出する
   溶接電流検出器９ａ，９ｂと、前記第１の基準信
   号eraと前記第１の出力信号efaとの差を演算して
   第１の差信号eoaを出力する第１の比較器１２ａ
   と、前記第２の基準信号erbと前記第２の出力信
   号efbとの差を演算して第２の差信号eobを出力
   する第２の比較器１２ｂと、前記第１の差信号
   eoaに対応して前記サイリスタ３ａを位相制御す
   る第１の位相制御回路５ａと、前記第２の差信号
   eobに対応して前記サイリスタ３ｂを位相制御す
   る第２の位相制御回路５ｂとを具備したアーク溶
   接機。