WO2021251267A1 - 溶接装置 - Google Patents

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WO2021251267A1
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voltage
polarity
circuit
capacitor
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健太 玉川
宏太 堀江
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/06—Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
    • B23K9/073—Stabilising the arc

Definitions

  • the present disclosure relates to a welding apparatus that generates an arc by applying an AC voltage between an electrode and a workpiece.
  • the welding apparatus disclosed in Patent Document 1 switches the polarity of the AC voltage between a positive polarity in which the workpiece has a higher potential than the electrode and a reverse polarity in which the workpiece has a lower potential than the electrode.
  • An inverter circuit a capacitor, a charging circuit for charging the capacitor, a discharge circuit for performing a discharge operation in which the current flowing from the electrode to the workpiece by arc discharge is increased by the discharge of the capacitor, and the AC voltage.
  • the discharge circuit is provided with a control unit that causes the discharge circuit to perform the discharge operation when the polarity is switched from the positive electrode property to the reverse polarity.
  • the current flowing from the electrode to the workpiece by arc discharge is increased by the discharge of the capacitor, so that arc breakage occurs. Hateful.
  • the frequency of the AC voltage is set to 500 Hz, and the discharge period during which the control unit causes the discharge circuit to perform the discharge operation is set to 300 ⁇ sec after switching the polarity of the AC voltage from the positive electrode to the reverse polarity. There is.
  • Patent Document 1 since the period during which the discharge circuit is allowed to perform the discharge operation occupies 15% of the cycle of the AC voltage, the amount of change in the welding current due to the discharge operation greatly affects the effective value of the welding current. There is a risk of causing problems during welding. Such a problem becomes particularly remarkable when welding is performed with a relatively small current. Specifically, the effective value of the welding current increases in a low current range, and when the workpiece is a thin plate or the like, there is a possibility that the workpiece may melt down.
  • This disclosure has been made in view of this point, and the purpose thereof is to suppress defects during welding due to discharge operation.
  • it is a welding device that generates an arc by applying an AC voltage between an electrode and a work piece, and the polarity of the AC voltage is higher than that of the work piece.
  • An inverter circuit that switches between a positive voltage as a potential and a reverse polarity that makes the workpiece lower than the electrode, a capacitor, a charging circuit that charges the capacitor, and an arc from the electrode to the workpiece.
  • the discharge circuit performs the discharge operation to increase the current flowing by the discharge by the discharge of the capacitor, and the AC voltage is applied to the discharge circuit. It is characterized by including a control unit for continuously performing a discharge period of 5% or less of the voltage cycle.
  • the influence of the change amount of the welding current due to the discharge operation on the effective value of the welding current can be reduced as compared with the case where the discharge period is longer than 5% of the cycle of the AC voltage, which is caused by the discharge operation. It is possible to suppress defects during welding.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a welding apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of a welding power supply.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of the second inverter circuit.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of the charging circuit.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of a discharge circuit.
  • FIG. 6 is a timing chart showing a polarity switching signal, a welding current, a capacitor voltage, a charge signal, and a discharge signal.
  • FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 6 in the case where the discharge operation is performed throughout the period of the reverse polarity.
  • FIG. 1 shows a welding apparatus 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the welding device 1 includes a welding torch 10 and a welding power source 20.
  • This welding device 1 is an AC TIG welding device in which the welding torch 10 is a non-consumable electrode type torch.
  • the welding torch 10 has a nozzle 11 for ejecting a shield gas SG supplied from a gas supply device (not shown). Inside the nozzle 11, a substantially cylindrical collet 12 is arranged along the ejection direction of the nozzle 11. A rod-shaped tungsten electrode TE is fixed inside the collet 12.
  • the welding power supply 20 generates an arc A by applying an AC voltage between the tungsten electrode TE of the welding torch 10 and the workpiece (work) W.
  • the worker forms a molten pool P in the workpiece W by generating an arc A between the tungsten electrode TE and the workpiece W by the welding apparatus 1, and a filler rod is formed in the molten pool P.
  • a weld bead can be formed.
  • the welding power supply 20 includes a first rectifying smoothing circuit 21, a first inverter circuit 22, a first transformer 23, a second rectifying smoothing circuit 24, and a first.
  • the second reactors 25 and 26, the second inverter circuit 27, the re-ignition circuit 30, and the control device 40 are provided.
  • the first rectifying smoothing circuit 21 converts the input AC power input from the commercial power supply 2 into DC power and outputs it.
  • the first inverter circuit 22 is, for example, a single-phase full-bridge type PWM control inverter, and includes four switching elements (not shown).
  • the first inverter circuit 22 switches these four switching elements according to the switching signal S1 output by the control device 40, so that the DC power output by the first rectifying smoothing circuit 21 becomes AC power. Convert and output.
  • the output voltage of the first inverter circuit 22 is taken as the first AC voltage.
  • an inverter circuit having another configuration such as a half-bridge type inverter may be used.
  • the first transformer 23 changes the first AC voltage output by the first inverter circuit 22 to the second AC voltage and outputs it.
  • the first transformer 23 has a first primary coil 23a and a first secondary coil 23b.
  • a first AC voltage output by the first inverter circuit 22 is applied to the first primary coil 23a.
  • the voltage of the first secondary coil 23b becomes the second AC voltage.
  • the second rectifying smoothing circuit 24 converts the second AC voltage output by the first transformer 23 into the first DC voltage and outputs it from the positive output terminal 24a and the negative output terminal 24b.
  • the second rectifying smoothing circuit 24 is a diode bridge circuit composed of four diodes 24c.
  • the second inverter circuit 27 is a single-phase half-bridge type inverter circuit.
  • the second inverter circuit 27 includes an upper arm switching element 273 and a lower arm switching element connected in series between the first and second input terminals 271,272 and the first and second input terminals 271,272. It is equipped with 274.
  • the polarity switching signal S2 output by the control device 40 is input to the upper arm switching element 273, while the signal obtained by inverting the polarity switching signal S2 is input to the lower arm switching element 274.
  • the first input terminal 271 of the second inverter circuit 27 is connected to the positive output terminal 24a of the second rectifying smoothing circuit 24 via the first reactor 25.
  • the second input terminal 272 of the second inverter circuit 27 is connected to the negative output terminal 24b of the second rectifying smoothing circuit 24 via the second reactor 26.
  • the output terminal 275 of the second inverter circuit 27 is connected to the workpiece W.
  • the second inverter circuit 27 makes the workpiece W have a higher potential than the tungsten electrode TE, while the upper arm switching. With the element 273 turned off and the lower arm switching element 274 turned on, the second inverter circuit 27 sets the workpiece W at a lower potential than the tungsten electrode TE. When a pulse signal that switches between high level and low level in a predetermined cycle is input to the second inverter circuit 27 as the polarity switching signal S2, the second inverter circuit 27 is placed between the workpiece W and the tungsten electrode TE.
  • the polarity of the applied AC voltage is periodically switched between a positive polarity in which the workpiece W has a higher potential than the tungsten electrode TE and a reverse polarity in which the workpiece W has a lower potential than the tungsten electrode TE.
  • the re-ignition circuit 30 includes a capacitor 31, a first diode 32, a voltage sensor 33, a charging circuit 34, and a discharging circuit 35.
  • One electrode of the capacitor 31 is connected to the middle part of the first secondary coil 23b of the first transformer 23 via the first diode 32.
  • the cathode of the first diode 32 is connected to one electrode of the capacitor 31, and the anode of the first diode 32 is connected to the middle part of the first secondary coil 23b of the first transformer 23.
  • the voltage sensor 33 measures the voltage of the capacitor 31 and outputs the measured value MV.
  • the charging circuit 34 includes a third rectifying smoothing circuit 341, a second transformer 342, a charging switching element 343, a drive circuit 344, and second and third diodes 345 and 346. And a third reactor 347.
  • the third rectifying smoothing circuit 341 converts the input AC voltage input from the commercial power supply 2 into a DC voltage and outputs it.
  • the second transformer 342 transforms the voltage obtained by subtracting the source-drain voltage of the charging switching element 343 from the DC voltage output by the third rectifying smoothing circuit 341 into the charging DC voltage and outputs it.
  • the second transformer 342 has a second primary coil 342a and a second secondary coil 342b.
  • a voltage obtained by subtracting the source-drain voltage of the charging switching element 343 from the DC voltage output by the third rectifying smoothing circuit 341 is applied to the second primary coil 342a.
  • the voltage of the second secondary coil 342b is a DC voltage for charging.
  • the charging switching element 343 turns on and off the connection between the third rectifying smoothing circuit 341 and the second primary coil 342a of the second transformer 342.
  • the charging switching element 343 is composed of a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
  • the drive circuit 344 is a charging switching element when the condition that the measured value MV of the voltage sensor 33 is less than a predetermined charging voltage CV and the charging signal S3 output by the control device 40 is at a high level is satisfied. While turning on 343, if the condition is not satisfied, the charging switching element 343 is turned off.
  • the cathode of the second diode 345 and the cathode of the third diode 346 are connected to each other.
  • the anode of the second diode 345 is connected to one end of the second secondary coil 342b, and the anode of the third diode 346 is connected to the other end of the second secondary coil 342b.
  • the connection point between the second secondary coil 342b and the third diode 346 is connected to the second inverter circuit 27 side (workpiece W side) of the capacitor 31.
  • One end of the third reactor 347 is connected to the connection point of the second diode 345 and the third diode 346.
  • the other end of the third reactor 347 is connected to the cathode of the capacitor 31 and the first diode 32.
  • the charging circuit 34 configured as described above is commercially available when the condition that the measured value MV of the voltage sensor 33 is less than the predetermined charging voltage CV and the charging signal S3 is at a high level is satisfied.
  • the capacitor 31 is charged using the AC power of the power source 2.
  • the discharge circuit 35 has a resistor 351 and a discharge switching element 352.
  • One end of the resistor 351 is connected to the tungsten electrode TE.
  • the other end of the resistor 351 is connected to one end of the discharge switching element 352.
  • the other end of the discharge switching element 352 is connected to the electrode on the first diode 32 side of the capacitor 31.
  • the discharge switching element 352 is turned on when the discharge signal S4 output by the control device 40 is at a high level, and is turned off when the discharge signal S4 is at a low level.
  • the discharge circuit 35 configured as described above, when the discharge signal S4 is at a high level, the tungsten electrode TE and the capacitor 31 are electrically connected to arc from the tungsten electrode TE to the workpiece W. A discharge operation is performed in which the current flowing due to the discharge is increased by the discharge of the capacitor 31.
  • the control device 40 includes a current control unit 41, a polarity switching control unit 42, a charge control unit 43, and a discharge control unit 44.
  • the current control unit 41 switches to the first inverter circuit 22 so that the effective value of the welding current I becomes the set value SV by PWM control based on the measured value of the welding current I input from the current sensor (not shown).
  • the signal S1 is output.
  • the set value SV of the welding current I is 10 A.
  • the set value SV of the welding current I can be changed by inputting by the user to an input means (not shown).
  • the polarity switching control unit 42 outputs a polarity switching signal S2 for switching the polarity of the AC voltage applied between the electrode TE and the workpiece W.
  • the polarity switching signal S2 is a 1 kHz pulse signal. Therefore, the frequency of the AC voltage applied between the tungsten electrode TE and the workpiece W is 1 kHz.
  • the charge control unit 43 outputs the charge signal S3.
  • the charging signal S3 becomes high level when the polarity switching signal S2 is high level, and becomes low level when the polarity switching signal S2 is low level.
  • the discharge control unit 44 outputs the discharge signal S4.
  • the discharge signal S4 is a signal that continuously becomes high level during the discharge period L from the time when the polarity switching signal S2 switches from high level to low level until 25 ⁇ s elapses, and continuously becomes low level during other periods. Is. 25 ⁇ s is a period of 2.5% of the cycle of the AC voltage applied between the tungsten electrode TE and the workpiece W. That is, when the polarity of the AC voltage applied between the tungsten electrode TE and the workpiece W is switched from the positive polarity to the opposite polarity, the discharge control unit 44 causes the discharge circuit 35 to perform the discharge operation of the AC voltage. The discharge period L of 2.5% of the cycle is continuously performed.
  • the voltage of the capacitor 31 is the charging voltage CV at the timing t1.
  • the charging signal S3 is changed from the high level to the low level.
  • the polarity of the AC voltage applied between the tungsten electrode TE and the workpiece W is switched from the positive polarity to the opposite polarity, and the discharge signal S4 changes from low level to high level.
  • the discharge signal S4 maintains a high level during the discharge period L of 25 ⁇ s from the timing t1.
  • the discharge switching element 352 is turned on, the tungsten electrode TE and the capacitor 31 are electrically connected, and a current flows from the capacitor 31 to the tungsten electrode TE.
  • the current flowing from the tungsten electrode TE to the workpiece W increases when the current polarity is switched, and the falling speed (decreasing speed) of the welding current I increases by that amount. Arc breakage is less likely to occur compared to the case where it is not raised.
  • the welding current I drops to a value smaller than -10A, which is -1 times the set value SV by the amount of discharge of the capacitor 31. At this time, the voltage of the capacitor 31 drops due to the discharge of the capacitor 31.
  • the discharge circuit 35 performs a discharge operation in which the current flowing from the tungsten electrode TE to the workpiece W by arc discharge is increased by the discharge of the capacitor 31.
  • the discharge signal S4 switches from the high level to the low level.
  • the discharge circuit 35 ends the discharge operation, and the welding current I becomes -10A, which is -1 times the set value SV.
  • the charging switching element 343 of the charging circuit 34 is turned on, and the AC power of the commercial power supply 2 is turned on.
  • the capacitor 31 is charged to the charging voltage CV using the above.
  • the charging switching element 343 is turned off and charging is completed.
  • the discharge signal S4 When the level is kept high, the discharge operation continues even after the timing t2. Therefore, the period during which the welding current I becomes smaller than -10A due to the discharge operation exceeds 25 ⁇ s, and the amount of decrease in the welding current I due to the discharge operation greatly affects the effective value of the welding current I, and the workpiece W is melted. There is a risk of causing problems during welding such as dropping.
  • the discharge operation is performed only for a discharge period L of 25 ⁇ s after switching the polarity of the AC voltage applied between the tungsten electrode TE and the workpiece W from positive electrode to reverse polarity. Therefore, the period in which the welding current I becomes smaller than ⁇ 10 A due to the discharge operation becomes shorter than in the case where the discharge period L is longer than 25 ⁇ s. Therefore, it is possible to reduce the influence of the amount of change in the welding current I due to the discharge operation on the effective value of the welding current I, and to suppress defects during welding due to the discharge operation for preventing arc breakage.
  • the period of the AC voltage applied between the tungsten electrode TE and the workpiece W is set to 600 Hz or more, so that the concentration of the arc A is improved as compared with the case where the period is less than 600 Hz. be able to. Therefore, it is possible to easily perform small current welding in which the arc A tends to fluctuate.
  • the period of the polarity switching signal S2 that is, the period of the AC voltage applied between the tungsten electrode TE and the workpiece W is 1 kHz, but another period of 600 Hz or more may be used.
  • the discharge period L is set to 2.5% of the cycle of the AC voltage applied between the tungsten electrode TE and the workpiece W, but may be another cycle of 5% or less. ..
  • the discharge period L By setting the discharge period L to 5% or less of the cycle of the AC voltage, the influence of the amount of change in the welding current I due to the discharge operation on the effective value of the welding current I is smaller than in the case where the discharge period L is longer than 5%.
  • the discharge period L is set to 3% or less of the cycle of the AC voltage applied between the tungsten electrode TE and the workpiece W, the discharge operation is caused as compared with the case where the discharge period L is longer than 3%. It is possible to more effectively suppress defects during welding.
  • the set value SV of the welding current I is set to 10A, but other values such as 20A and 30A may be used.
  • the welding apparatus of the present disclosure can suppress defects during welding due to discharge operation, and by applying an AC voltage between the electrode and the workpiece, an arc is generated between the electrode and the workpiece. It is useful as a welding device for arc welding.

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Abstract

電極（ＴＥ）と被加工物（Ｗ）との間に交流電圧を印加することでアークを発生させる溶接装置に、コンデンサ（３１）と、コンデンサ（３１）を充電する充電回路（３４）と、タングステン電極（ＴＥ）から被加工物（Ｗ）にアーク放電により流れる電流を、コンデンサ（３１）の放電により増加させる放電動作を行う放電回路（３５）と、交流電圧の極性を、正極性から逆極性に切り替えるときに、放電回路（３５）に放電動作を交流電圧の周期の５％以下の放電期間だけ連続して行わせる制御装置（４０）とを設ける。

Description

溶接装置
　本開示は、電極と被加工物との間に交流電圧を印加することでアークを発生させる溶接装置に関する。
　特許文献１に開示された溶接装置は、交流電圧の極性を、被加工物を電極よりも高電位とする正極性と、前記被加工物を前記電極よりも低電位とする逆極性とに切り替えるインバータ回路と、コンデンサと、前記コンデンサを充電する充電回路と、前記電極から前記被加工物にアーク放電により流れる電流を、前記コンデンサの放電により増加させる放電動作を行う放電回路と、前記交流電圧の極性を、前記正極性から前記逆極性に切り替えるときに、前記放電回路に前記放電動作を行わせる制御部とを備える。この溶接装置では、前記交流電圧の極性を、前記正極性から前記逆極性に切り替えるときに、電極から被加工物にアーク放電により流れる電流を、コンデンサの放電により増加させるので、アーク切れが発生しにくい。なお、交流電圧の周波数は５００Ｈｚに設定され、制御部が放電回路に前記放電動作を行わせる放電期間は、前記交流電圧の極性を、正極性から逆極性に切り替えてから３００μ秒に設定されている。
特開２０１９－８９０９３号公報
　ところで、特許文献１では、放電回路に前記放電動作を行わせる期間が、交流電圧の周期の１５％を占めるので、放電動作による溶接電流の変化量が、溶接電流の実効値に大きく影響し、溶接時の不具合を招く虞がある。かかる問題は、比較的小さい電流で溶接を行う場合に特に顕著になる。具体的には、低い電流域で溶接電流の実効値が上昇し、被加工物が薄板等である場合に、被加工物が溶け落ちる現象等が発生する可能性が生じる。
　本開示は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、放電動作に起因する溶接時の不具合を抑制することにある。
　本開示の一態様では、電極と被加工物との間に交流電圧を印加することでアークを発生させる溶接装置であって、前記交流電圧の極性を、前記被加工物を前記電極よりも高電位とする正極性と、前記被加工物を前記電極よりも低電位とする逆極性とに切り替えるインバータ回路と、コンデンサと、前記コンデンサを充電する充電回路と、前記電極から前記被加工物にアーク放電により流れる電流を、前記コンデンサの放電により増加させる放電動作を行う放電回路と、前記交流電圧の極性を、前記正極性から前記逆極性に切り替えるときに、前記放電回路に前記放電動作を前記交流電圧の周期の５％以下の放電期間だけ連続して行わせる制御部とを備えていることを特徴とする。
　この態様によると、放電期間を、交流電圧の周期の５％より長くする場合に比べ、放電動作による溶接電流の変化量が溶接電流の実効値に与える影響を小さくできるので、放電動作に起因する溶接時の不具合を抑制できる。
　本開示によれば、放電動作に起因する溶接時の不具合を抑制できる。
図１は、本開示の実施形態に係る溶接装置の概略構成を示す図である。 図２は、溶接電源の回路図である。 図３は、第２のインバータ回路の回路図である。 図４は、充電回路の回路図である。 図５は、放電回路の回路図である。 図６は、極性切替信号、溶接電流、コンデンサの電圧、充電信号、及び放電信号を示すタイミングチャートである。 図７は、逆極性の期間中ずっと放電動作を行わせた場合の図６相当図である。
　以下、本開示の実施形態について図面に基づいて説明する。
　図１は、本開示の実施形態に係る溶接装置１を示す。この溶接装置１は、溶接トーチ１０と、溶接電源２０とを備えている。この溶接装置１は、溶接トーチ１０が非消耗電極式のトーチである交流ＴＩＧ溶接装置である。
　溶接トーチ１０は、図示しないガス供給装置から供給されるシールドガスＳＧを噴出するノズル１１を有している。ノズル１１の内側には、略筒状のコレット１２が、ノズル１１の噴出方向に沿うように配設されている。このコレット１２の内側には、棒状のタングステン電極ＴＥが固定されている。
　溶接電源２０は、溶接トーチ１０のタングステン電極ＴＥと被加工物（ワーク）Ｗとの間に交流電圧を印加することでアークＡを発生させる。
　作業者は、この溶接装置１によって、タングステン電極ＴＥと被加工物Ｗとの間にアークＡを発生させることにより、被加工物Ｗに溶融池Ｐを形成し、この溶融池Ｐに溶加棒Ｒを挿入することにより、溶接ビードを形成できる。
　詳しくは、溶接電源２０は、図２に示すように、第１の整流平滑回路２１と、第１のインバータ回路２２と、第１のトランス２３と、第２の整流平滑回路２４と、第１及び第２のリアクトル２５，２６と、第２のインバータ回路２７と、再点弧回路３０と、制御装置４０とを備えている。
　第１の整流平滑回路２１は、商用電源２から入力される入力交流電力を直流電力に変換して出力する。
　第１のインバータ回路２２は、例えば、単相フルブリッジ型のＰＷＭ制御インバータであり、４つのスイッチング素子（図示せず）を備えている。第１のインバータ回路２２は、これら４つのスイッチング素子を、制御装置４０によって出力されるスイッチング信号Ｓ１に応じてスイッチングさせることで、第１の整流平滑回路２１によって出力された直流電力を交流電力に変換して出力する。ここで、第１のインバータ回路２２の出力電圧を第１の交流電圧とする。なお、第１のインバータ回路２２として、ハーフブリッジ型のインバータ等、他の構成のインバータ回路を用いてもよい。
　第１のトランス２３は、第１のインバータ回路２２によって出力された第１の交流電圧を第２の交流電圧に変化させて出力する。第１のトランス２３は、第１の一次コイル２３ａと第１の二次コイル２３ｂとを有している。第１の一次コイル２３ａには、第１のインバータ回路２２によって出力された第１の交流電圧が印可される。第１の二次コイル２３ｂの電圧は、第２の交流電圧となる。
　第２の整流平滑回路２４は、第１のトランス２３によって出力された第２の交流電圧を第１の直流電圧に変換して正出力端子２４ａ及び負出力端子２４ｂから出力する。第２の整流平滑回路２４は、４つのダイオード２４ｃからなるダイオードブリッジ回路である。
　第２のインバータ回路２７は、図３に示すように、単相ハーフブリッジ型のインバータ回路である。第２のインバータ回路２７は、第１及び第２の入力端子２７１，２７２と、第１及び第２の入力端子２７１，２７２間に互いに直列に接続された上アームスイッチング素子２７３及び下アームスイッチング素子２７４とを備えている。上アームスイッチング素子２７３には、制御装置４０によって出力される極性切替信号Ｓ２が入力される一方、下アームスイッチング素子２７４には、極性切替信号Ｓ２を反転させた信号が入力される。第２のインバータ回路２７の第１の入力端子２７１は、第１のリアクトル２５を介して第２の整流平滑回路２４の正出力端子２４ａに接続されている。第２のインバータ回路２７の第２の入力端子２７２は、第２のリアクトル２６を介して第２の整流平滑回路２４の負出力端子２４ｂに接続されている。第２のインバータ回路２７の出力端子２７５は、被加工物Ｗに接続されている。
　したがって、上アームスイッチング素子２７３をオンし、かつ下アームスイッチング素子２７４をオフした状態で、第２のインバータ回路２７は、被加工物Ｗをタングステン電極ＴＥよりも高電位とする一方、上アームスイッチング素子２７３をオフし、かつ下アームスイッチング素子２７４をオンした状態で、第２のインバータ回路２７は、被加工物Ｗをタングステン電極ＴＥよりも低電位とする。所定の周期でハイレベルとローレベルとに切り替わるパルス信号を極性切替信号Ｓ２として第２のインバータ回路２７に入力すると、第２のインバータ回路２７は、被加工物Ｗとタングステン電極ＴＥとの間に印可する交流電圧の極性を、被加工物Ｗをタングステン電極ＴＥよりも高電位とする正極性と、被加工物Ｗをタングステン電極ＴＥよりも低電位とする逆極性とに周期的に切り替える。
　再点弧回路３０は、コンデンサ３１と、第１のダイオード３２と、電圧センサ３３と、充電回路３４と、放電回路３５とを備えている。
　コンデンサ３１の一方の電極は、第１のダイオード３２を介して第１のトランス２３の第１の二次コイル２３ｂの中途部に接続されている。
　第１のダイオード３２のカソードは、コンデンサ３１の一方の電極に接続され、第１のダイオード３２のアノードは、第１のトランス２３の第１の二次コイル２３ｂの中途部に接続されている。
　電圧センサ３３は、コンデンサ３１の電圧を測定し、測定値ＭＶを出力する。
　充電回路３４は、図４に示すように、第３の整流平滑回路３４１と、第２のトランス３４２と、充電用スイッチング素子３４３と、駆動回路３４４と、第２及び第３のダイオード３４５，３４６と、第３のリアクトル３４７とを有している。
　第３の整流平滑回路３４１は、商用電源２から入力される入力交流電圧を直流電圧に変換して出力する。
　第２のトランス３４２は、第３の整流平滑回路３４１によって出力された直流電圧から充電用スイッチング素子３４３のソースドレイン間電圧を引いた電圧を、充電用直流電圧に変圧して出力する。第２のトランス３４２は、第２の一次コイル３４２ａと第２の二次コイル３４２ｂとを有している。第２の一次コイル３４２ａには、第３の整流平滑回路３４１によって出力された直流電圧から充電用スイッチング素子３４３のソースドレイン間電圧を引いた電圧が印可される。第２の二次コイル３４２ｂの電圧は、充電用直流電圧となる。
　充電用スイッチング素子３４３は、第３の整流平滑回路３４１と第２のトランス３４２の第２の一次コイル３４２ａとの接続をオンオフする。充電用スイッチング素子３４３は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）で構成されている。
　駆動回路３４４は、電圧センサ３３の測定値ＭＶが所定の充電電圧ＣＶ未満であり、かつ制御装置４０によって出力される充電信号Ｓ３がハイレベルであるという条件が満たされたときに充電用スイッチング素子３４３をオンする一方、当該条件が満たされない場合には充電用スイッチング素子３４３をオフする。
　第２のダイオード３４５のカソードと第３のダイオード３４６のカソードとは、互いに接続されている。
　第２の二次コイル３４２ｂの一端には、第２のダイオード３４５のアノードが接続され、第２の二次コイル３４２ｂの他端には、第３のダイオード３４６のアノードが接続されている。第２の二次コイル３４２ｂと第３のダイオード３４６との接続点は、コンデンサ３１の第２のインバータ回路２７側（被加工物Ｗ側）に接続されている。
　第３のリアクトル３４７の一端は、第２のダイオード３４５及び第３のダイオード３４６の接続点に接続されている。第３のリアクトル３４７の他端は、コンデンサ３１、及び第１のダイオード３２のカソードに接続されている。
　したがって、上述のように構成された充電回路３４は、電圧センサ３３の測定値ＭＶが所定の充電電圧ＣＶ未満であり、かつ充電信号Ｓ３がハイレベルであるという条件が満たされたときに、商用電源２の交流電力を用いてコンデンサ３１を充電する。
　放電回路３５は、図５に示すように、抵抗３５１と、放電用スイッチング素子３５２とを有している。
　抵抗３５１の一端は、タングステン電極ＴＥに接続されている。抵抗３５１の他端は、放電用スイッチング素子３５２の一端に接続されている。放電用スイッチング素子３５２の他端は、コンデンサ３１の第１のダイオード３２側の電極に接続されている。
　放電用スイッチング素子３５２は、制御装置４０によって出力される放電信号Ｓ４がハイレベルのときにオンし、放電信号Ｓ４がローレベルのときにオフする。
　したがって、上述のように構成された放電回路３５は、放電信号Ｓ４がハイレベルのときに、タングステン電極ＴＥとコンデンサ３１とを電気的に接続することで、タングステン電極ＴＥから被加工物Ｗにアーク放電により流れる電流を、コンデンサ３１の放電により増加させる放電動作を行う。
　制御装置４０は、電流制御部４１と、極性切替制御部４２と、充電制御部４３と、放電制御部４４とを備えている。
　電流制御部４１は、図示しない電流センサから入力される溶接電流Ｉの測定値に基づいて、ＰＷＭ制御により、溶接電流Ｉの実効値が設定値ＳＶとなるように第１のインバータ回路２２にスイッチング信号Ｓ１を出力する。本実施形態では、溶接電流Ｉの設定値ＳＶは１０Ａとされている。溶接電流Ｉの設定値ＳＶは、図示しない入力手段へのユーザの入力により変更可能である。
　極性切替制御部４２は、電極ＴＥと被加工物Ｗとの間に印可される交流電圧の極性を切り替える極性切替信号Ｓ２を出力する。極性切替信号Ｓ２は、１ｋＨｚのパルス信号である。したがって、タングステン電極ＴＥと被加工物Ｗとの間に印可される交流電圧の周波数は、１ｋＨｚとなる。
　充電制御部４３は、充電信号Ｓ３を出力する。充電信号Ｓ３は、極性切替信号Ｓ２がハイレベルのときにハイレベルとなり、極性切替信号Ｓ２がローレベルのときにローレベルとなる。
　放電制御部４４は、放電信号Ｓ４を出力する。放電信号Ｓ４は、極性切替信号Ｓ２がハイレベルからローレベルに切り替わった時から、２５μｓ経過するまでの放電期間Ｌに継続してハイレベルとなり、その他の期間には継続してローレベルとなる信号である。２５μｓは、タングステン電極ＴＥと被加工物Ｗとの間に印可される交流電圧の周期の２．５％の期間となる。つまり、放電制御部４４は、タングステン電極ＴＥと被加工物Ｗとの間に印可される交流電圧の極性が正極性から逆極性に切り替わるときに、放電回路３５に前記放電動作を当該交流電圧の周期の２．５％の放電期間Ｌだけ連続して行わせる。
　上述のように構成された溶接装置１では、図６に示すように、タイミングｔ１において、コンデンサ３１の電圧は、充電電圧ＣＶとなっている。タイミングｔ１において、極性切替信号Ｓ２がハイレベルからローレベルに切り替わると、充電信号Ｓ３がハイレベルからローレベルになる。また、タングステン電極ＴＥと被加工物Ｗとの間に印可される交流電圧の極性が、正極性から逆極性に切り替わり、放電信号Ｓ４がローレベルからハイレベルになる。放電信号Ｓ４は、タイミングｔ１から２５μｓの放電期間Ｌ中、ハイレベルを維持する。したがって、放電期間Ｌ中、放電用スイッチング素子３５２がオンし、タングステン電極ＴＥとコンデンサ３１とが電気的に接続され、コンデンサ３１からタングステン電極ＴＥに電流が流れる。これにより、電流極性の切替時にタングステン電極ＴＥから被加工物Ｗに流れる電流が増加し、その分、溶接電流Ｉの立ち下がり速度（減少速度）が上昇するので、溶接電流Ｉの立ち下がり速度を上昇させない場合に比べ、アーク切れが発生しにくい。また、コンデンサ３１の放電により、溶接電流Ｉは、コンデンサ３１の放電量分、設定値ＳＶの－１倍の－１０Ａよりも小さい値まで立ち下がる。このとき、コンデンサ３１の放電により、コンデンサ３１の電圧が低下する。このように、放電期間Ｌ中、放電回路３５は、タングステン電極ＴＥから被加工物Ｗにアーク放電により流れる電流を、コンデンサ３１の放電により増加させる放電動作を行う。
　タイミングｔ１から２５μｓ経過後のタイミングｔ２では、放電信号Ｓ４がハイレベルからローレベルに切り替わる。これにより、放電回路３５が放電動作を終了し、溶接電流Ｉが設定値ＳＶの－１倍の－１０Ａとなる。
　その後、タイミングｔ３で極性切替信号Ｓ２がローレベルからハイレベルに切り替わると、充電信号Ｓ３がローレベルからハイレベルになり、充電回路３４の充電用スイッチング素子３４３がオンし、商用電源２の交流電力を用いてコンデンサ３１が充電電圧ＣＶまで充電される。コンデンサ３１の電圧、すなわち電圧センサ３３の測定値ＭＶが充電電圧ＣＶに達すると、充電用スイッチング素子３４３がオフし、充電が終了する。その後、極性切替信号Ｓ２がハイレベルからローレベルに切り替わると、上述したタイミングｔ１からの動作と同じ動作が再び繰り返される。
　図７に示すように、極性切替信号Ｓ２をローレベルとする期間中、すなわちタングステン電極ＴＥと被加工物Ｗとの間に印可される交流電圧の極性を逆極性とする期間中、放電信号Ｓ４をずっとハイレベルにした場合には、タイミングｔ２の後にも放電動作が継続する。したがって、放電動作によって溶接電流Ｉが－１０Ａよりも小さくなる期間が、２５μｓを超え、放電動作による溶接電流Ｉの減少量が、溶接電流Ｉの実効値に大きく影響し、被加工物Ｗの溶け落ち等の溶接時の不具合を招く虞がある。
　これに対し、本実施形態では、放電動作を、タングステン電極ＴＥと被加工物Ｗとの間に印可される交流電圧の極性を、正極性から逆極性に切り替えてから２５μｓの放電期間Ｌだけ行わせるので、放電期間Ｌを２５μｓよりも長くした場合に比べ、放電動作によって溶接電流Ｉが－１０Ａよりも小さくなる期間が短くなる。したがって、放電動作による溶接電流Ｉの変化量が溶接電流Ｉの実効値に与える影響を小さくし、アーク切れを防止するための放電動作に起因する溶接時の不具合を抑制できる。
　このように、本実施形態では、タングステン電極ＴＥと被加工物Ｗとの間に印可される交流電圧の周期を６００Ｈｚ以上としたので、６００Ｈｚ未満とした場合に比べ、アークＡの集中性を高めることができる。したがって、アークＡがふらつきやすい小電流溶接を容易にできる。
　なお、本実施形態では、極性切替信号Ｓ２の周期、すなわちタングステン電極ＴＥと被加工物Ｗとの間に印可される交流電圧の周期を１ｋＨｚとしたが、６００Ｈｚ以上の他の周期としてもよい。
　また、本実施形態では、放電期間Ｌを、タングステン電極ＴＥと被加工物Ｗとの間に印可される交流電圧の周期の２．５％としたが、５％以下の他の周期としてもよい。放電期間Ｌを、当該交流電圧の周期の５％以下とすることにより、５％よりも長くする場合に比べ、放電動作による溶接電流Ｉの変化量が溶接電流Ｉの実効値に与える影響を小さくし、放電動作に起因する溶接時の不具合を抑制できる。また、放電期間Ｌを、タングステン電極ＴＥと被加工物Ｗとの間に印可される交流電圧の周期の３％以下とすることにより、３％よりも長くする場合に比べ、放電動作に起因する溶接時の不具合をさらに効果的に抑制できる。
　また、本実施形態では、溶接電流Ｉの設定値ＳＶを１０Ａとしたが、２０Ａ、３０Ａ等他の値としてもよい。
　本開示の溶接装置は、放電動作に起因する溶接時の不具合を抑制でき、電極と被加工物との間に交流電圧を印加することで電極と被加工物との間にアークを発生させてアーク溶接を行う溶接装置として有用である。
１　　　溶接装置
２７　　　第２のインバータ回路
３１　　　コンデンサ
３４　　　充電回路
３５　　　放電回路
４０　　　制御装置（制御部）
Ａ　　　アーク
Ｌ　　　放電期間
ＴＥ　　　タングステン電極
Ｗ　　　被加工物

Claims (3)

  1. 　電極と被加工物との間に交流電圧を印加することでアークを発生させる溶接装置であって、
    　前記交流電圧の極性を、前記被加工物を前記電極よりも高電位とする正極性と、前記被加工物を前記電極よりも低電位とする逆極性とに切り替えるインバータ回路と、
    　コンデンサと、
    　前記コンデンサを充電する充電回路と、
    　前記電極から前記被加工物にアーク放電により流れる電流を、前記コンデンサの放電により増加させる放電動作を行う放電回路と、
    　前記交流電圧の極性を、前記正極性から前記逆極性に切り替えるときに、前記放電回路に前記放電動作を前記交流電圧の周期の５％以下の放電期間だけ連続して行わせる制御部とを備えていることを特徴とする溶接装置。
  2. 　請求項１に記載の溶接装置において、
    　前記放電期間は、前記交流電圧の周期の３％以下であることを特徴とする溶接装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の溶接装置において、
    　前記交流電圧の周波数は、６００Ｈｚ以上であることを特徴とする溶接装置。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010046692A (ja) * 2008-08-22 2010-03-04 Daihen Corp 交流アーク溶接電源
JP2019084576A (ja) * 2017-11-09 2019-06-06 株式会社ダイヘン 溶接電源装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010046692A (ja) * 2008-08-22 2010-03-04 Daihen Corp 交流アーク溶接電源
JP2019084576A (ja) * 2017-11-09 2019-06-06 株式会社ダイヘン 溶接電源装置

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