JP2015211976A - 溶接電源装置及び溶接電源装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】良好なアークスタート性を得ること。
【解決手段】溶接電源装置１１は、溶接ワイヤ１４に対して溶接電流Ｉｗを出力する経路に設けられたリアクトルＤＬ１を含む。アークスタート回路３６は、リアクトルＤＬ１に並列接続され、アークスタート制御信号Ｓｅに応じてリアクトルＤＬ１の両端子間の導通状態と遮断状態とを切り替える。主制御回路４６は、アークスタート回路３６と、溶接開始信号Ｓｔに基づいてアークスタート回路３６を導通状態とするように駆動信号Ｓｄを生成し、駆動回路４８は駆動信号Ｓｄに基づいてアークスタート制御信号Ｓｅを出力する。そして、溶接電流Ｉｗと目標値の比較結果に応じて、導通状態のアークスタート回路３６におけるインピーダンスを徐々に高くし、その後にアークスタート回路３６を遮断状態とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、消耗電極を用いたアーク溶接機に用いられる溶接電源装置とその溶接電源装置の制御方法に関する。

消耗電極を用いるアーク溶接機におけるアークスタートは、溶接電流が供給される消耗電極と溶接対象の接触により発生する小さなアークが成長して定常の溶接アークに移行する。消耗電極と溶接対象の接触後における溶接電流の急峻な立ち上がりは、アークスタートを円滑にする。

アーク溶接機に含まれる溶接電源装置は、溶接電流の供給経路に接続されたリアクトルを含む。リアクトルは、短絡アーク時の過大電流を制限して電流の急激な変化を暖和し、アーク現象をコントロールし、さらに再アーク時には、短絡時に蓄えられたエネルギを放出してアーク切れを防止する。しかし、リアクトルは、そのインダクタンスにより、アークスタートにおける溶接電流の急峻な立ち上がりを妨げる。

このため、アークスタートを改善したアーク溶接機は、リアクトルに並列に接続された半導体スイッチ素子によりリアクトルの両端子を短絡することで、アークスタートにおける溶接電流を急峻に立ち上げる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２４５１９０号公報

ところで、上記の半導体スイッチ素子は、大きな溶接電流を流しているときにオフすると、そのオフ時に生じるサージ電圧により破損する。このため、アークスタート後に、溶接電流を下げて半導体スイッチ素子をオフする必要がある。

たとえば、溶接電流をパルス的に変更してアーク溶接を行うパルス溶接では、小さな溶接電流（ベース電流）を出力する期間がある。この期間に上記の半導体スイッチ素子をオフすることが可能である。

しかしながら、例えば、グロビュール移行やスプレー移行により溶接を行う直流溶接では、大きな溶接電流が継続して出力される。このため、上記の半導体スイッチ素子を適用して良好なアークスタート性を得ることは難しい。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、良好なアークスタート性を得ることにある。

上記課題を解決する溶接電源装置は、消耗電極と溶接対象との間に溶接電力を供給する溶接電源装置であって、前記消耗電極に対して溶接電流を出力する経路に設けられたリアクトルと、前記リアクトルに並列接続され、アークスタート制御信号に応じて前記リアクトルの両端子間の導通状態と遮断状態とを切り替えるアークスタート回路と、溶接開始信号に基づいて前記アークスタート回路を導通状態とし、溶接電流と目標値の比較結果に応じて、前記導通状態の前記アークスタート回路におけるインピーダンスを徐々に高くし、その後に前記アークスタート回路を前記遮断状態とするように前記アークスタート制御信号を生成するアークスタート制御回路と、を有する。

この構成によれば、リアクトルに並列に接続したアークスタート回路を導通状態とすることで、溶接開始信号に基づくアークスタート時において、溶接電流はアークスタート回路に流れる。したがって、アークスタート時における溶接電流の立ち上がりが急峻になるため、アークスタート性を向上することができる。

そして、導通状態のアークスタート回路のインピーダンスに応じて、アークスタート回路に流れる電流が減少し、アークスタート回路に対して並列に接続されたリアクトルに流れる電流が増加する。アークスタート回路に流れる電流が減少したときにそのアークスタート回路を遮断状態とすることで、遮断によるサージ電圧を抑制し、サージ電圧による影響を低減することができる。

上記の溶接電源装置において、前記アークスタート回路は、制御端子の前記アークスタート制御信号に応じて第１端子と第２端子の間の導通状態と遮断状態とを切り替える半導体スイッチ素子を含むことが好ましい。

この構成によれば、半導体スイッチ素子により、アークスタート回路の遮断状態と導通状態、その導通状態におけるインピーダンスを容易に制御することができる。そして、アークスタート回路に流れる電流が減少したときにアークスタート回路を遮断状態とすることで、サージ電圧が低くなり、半導体スイッチ素子の劣化を抑制することができる。

上記の溶接電源装置において、前記アークスタート制御回路は、前記半導体スイッチ素子に流れる電流に対して順方向であって前記半導体スイッチ素子の第１端子または第２端子に接続されたダイオードを含むことが好ましい。

この構成によれば、半導体スイッチ素子に含まれる保護ダイオードに流れる電流をダイオードによって防止することで、十分な溶接電流を消耗電極と溶接対象に対して供給することが可能となる。

上記の溶接電源装置において、前記アークスタート制御回路は、前記リアクトルの飽和点に応じて、前記リアクトルのコアが飽和するように前記アークスタート回路におけるインピーダンスを変更することが好ましい。

リアクトルは、飽和点に応じてコアが飽和することでインピーダンスが急激に低下する。これにより、アークスタート回路に流れる電流は略零となるため、アークスタート回路を遮断状態としたときに過大なサージ電圧の発生を抑制することができる。

上記課題を解決する溶接電源装置の制御方法は、消耗電極と溶接対象との間に溶接電力を供給する溶接電源装置の制御方法であって、前記消耗電極に対して溶接電流を出力する経路に設けられたリアクトルに並列接続されたアークスタート回路を、溶接開始信号に基づいて導通状態とし、溶接電流と目標値の比較結果に応じて、前記導通状態におけるインピーダンスを徐々に高くし、その後に遮断状態とする。

この構成によれば、リアクトルに並列に接続したアークスタート回路を導通状態とすることで、溶接開始信号に基づくアークスタート時において、溶接電流はアークスタート回路に流れる。したがって、アークスタート時における溶接電流の立ち上がりが急峻になるため、アークスタート性を向上することができる。

そして、導通状態のアークスタート回路のインピーダンスに応じて、アークスタート回路に流れる電流が減少し、アークスタート回路に対して並列に接続されたリアクトルに流れる電流が増加する。アークスタート回路に流れる電流が減少したときにそのアークスタート回路を遮断状態とすることで、遮断によるサージ電圧を抑制し、サージ電圧による影響を低減することができる。

本発明の一観点によれば、良好なアークスタート性を得ることができる。

消耗電極式アーク溶接機の概略を示すブロック図である。 ドライブ回路の一例を示す回路図である。 本実施形態の消耗電極式アーク溶接機の動作を説明する波形図である。 比較例の動作を説明する波形図である。

以下、一実施形態を説明する。
図１に示すように、消耗電極式のアーク溶接機１０は、溶接電源装置（以下、単に電源装置という）１１を有している。電源装置１１のプラス出力端子１１ａは溶接トーチ１２に接続され、電源装置１１のマイナス出力端子１１ｂは溶接対象（母材）２１に接続される。

電源装置１１は、交流電源２２からの入力電圧に基づいて、アーク溶接のための出力電力を出力する。交流電源２２は、例えば三相商用交流電源である。なお、交流電源２２を単相商用交流電源としてもよい。溶接トーチ１２は溶接ワイヤ（消耗電極）１４を保持する。そして、溶接トーチ１２は、例えば溶接ワイヤ１４へ給電するコンタクトチップを有している。

この消耗電極式アーク溶接機１０において、溶接ワイヤ１４と溶接対象２１との間にアークが生じ、溶接対象２１に対するアーク溶接が行われる。アーク溶接により、溶接ワイヤ１４は溶接によって消耗する。このため、電源装置１１は、ワイヤ送給モータ１５を制御し、溶接ワイヤ１４を溶接対象２１に供給する。

電源装置１１の整流回路３１は、例えばダイオードブリッジ回路である。整流回路３１は、交流電源２２からの交流入力電力を直流に変換する。平滑コンデンサＣ１は、整流回路３１の出力を平滑する。インバータ回路３２は、複数（例えば４個）のスイッチング素子（例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ:Insulated Gate Bipolar Transistor））を用いたブリッジ回路を有する。インバータ回路３２は、整流回路３１と平滑コンデンサＣ１による直流を高周波の交流電圧に変換する。

変圧器３３は、例えば一次コイルと二次コイルを有するトランスである。変圧器３３は、インバータ回路３２による交流電圧を、アーク加工の設定に応じた電圧に変換する。整流回路３４は、変圧器３３の出力電圧を直流に変換する。整流回路３４は、リアクトルＤＬ１を介してプラス出力端子１１ａに接続される。また、整流回路３４は電源線Ｌ１を介してマイナス出力端子１１ｂに接続される。

リアクトルＤＬ１は、短絡アーク時の過大電流を制限して電流の急激な変化を暖和し、アーク現象をコントロールする。また、リアクトルＤＬ１は、短絡時に蓄えたエネルギを放出してアーク切れを低減する。

リアクトルＤＬ１は、例えば飽和特性が調整されたリアクトルである。リアクトルＤＬ１の飽和点は、例えば３０Ａ（アンペア）〜６０Ａに設定されている。リアクトルＤＬ１は、飽和点より高い電流値にてインピーダンスが小さな値となり、飽和点より低い電流値にてインピーダンスが大きな値となる。そして、リアクトルＤＬ１のインピーダンスは、コアが飽和することで、急激に小さくなる。

リアクトルＤＬ１にはアークスタート回路３６が並列に接続されている。
アークスタート回路３６は、トランジスタＴＲ１とダイオードＤ１を有している。
トランジスタＴＲ１は、例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である。トランジスタＴＲ１の第１端子（例えばコレクタ端子）はリアクトルＤＬ１の第１端子（整流器３４に接続された端子）に接続され、トランジスタＴＲ１の第２端子（例えばエミッタ端子）は、ダイオードＤ１のアノード端子に接続されている。ダイオードＤ１のカソード端子はリアクトルＤＬ１の第２端子（プラス出力端子１１ａに接続された端子）に接続されている。

トランジスタＴＲ１の制御端子（例えばゲート端子）には、駆動回路４８からアークスタート制御信号Ｓｅが供給される。トランジスタＴＲ１は、アークスタート制御信号Ｓｅに応答して閉路（オン）・開路（オフ）する。アークスタート回路３６は、トランジスタＴＲ１の閉路によってリアクトルＤＬ１の第１端子と第２端子との間を短絡し、トランジスタＴＲ１の開路によってリアクトルＤＬ１の第１端子と第２端子との間の短絡を解除する。

トランジスタＴＲ１は、保護ダイオードＤ２を含む。保護ダイオードＤ２は、逆電圧に対する低い耐圧のトランジスタＴＲ１を保護する。ダイオードＤ１は、保護ダイオードＤ２に対して逆方向に接続される。ダイオードＤ１は、トランジスタＴＲ１において、リアクトルＤＬ１の第２端子側（プラス出力端子１１ａ側）からリアクトルＤＬ１の第１端子側（整流器３４側）に向う電流を遮断する。ダイオードＤ１を用いない場合、トランジスタＴＲ１をオフしても保護ダイオードＤ２によって電流が流れ、十分な溶接電流を溶接ワイヤ１４と溶接対象２１に対して流すことができなくなる。このため、トランジスタＴＲ１に対して順方向にダイオードＤ１を接続し、溶接電流に対してトランジスタＴＲ１に逆方向に流れる電流を防止することで、十分な溶接電流を流すことができる。

電圧検出回路３８は、出力端子１１ａ，１１ｂ間の電圧（溶接電圧）Ｖｗを検出し、その溶接電圧Ｖｗに応じた溶接電圧検出信号Ｖｄを出力する。電圧誤差増幅回路４２は、電圧設定回路４１によって設定された電圧設定信号Ｖｒと溶接電圧検出信号Ｖｄとを誤差増幅して電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。電流検出回路３９は、電源線Ｌ１に流れる電流（溶接電流）Ｉｗを検出し、その溶接電流Ｉｗに応じた溶接電流検出信号Ｉｄを出力する。電流誤差増幅回路４４は、電流設定回路４３によって設定された電流設定信号Ｉｒと溶接電流検出信号Ｉｄとを誤差増幅して電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。期間設定回路４５は、アークスタート回路３６を制御するための期間設定値Ｓｋを出力する。

主制御回路４６は、トーチスイッチ４７からの溶接開始信号Ｓｔに応じて動作を開始し、電圧誤差増幅信号Ｅｖ，電流誤差増幅信号Ｅｉ，期間設定値Ｓｋに基づいて、インバータ制御信号Ｉｎ、モータ制御信号Ｍｃ及び駆動信号Ｓｄを出力する。モータ制御信号Ｍｃによりワイヤ送給モータ１５が動作し、溶接ワイヤ１４を溶接対象２１に対して送給する。駆動回路４８は、駆動信号Ｓｄに基づいて、トランジスタＴＲ１を制御するアークスタート制御信号Ｓｅを生成する。

例えば、主制御回路４６は、溶接開始信号Ｓｔと期間設定値Ｓｋに基づいて、トランジスタＴＲ１を閉路（オン）するように、駆動信号Ｓｄを生成する。駆動回路４８は、駆動信号Ｓｄに応じて、トランジスタＴＲ１をオンするようにアークスタート制御信号Ｓｅを生成する。アークスタート回路３６は、オンしたトランジスタＴＲ１により、リアクトルＤＬ１の両端子間を導通する（導通状態）。

そして、主制御回路４６は、電流誤差増幅信号Ｅｉに基づいて、溶接電流Ｉｗが目標電流（例えば、４００Ａ〜５００Ａ）に達した後、駆動信号Ｓｄを徐々に又は段階的に変化させる。駆動回路４８は、駆動信号Ｓｄに基づいて、アークスタート制御信号Ｓｅを徐々に又は段階的に低下させる。トランジスタＴＲ１は、アークスタート制御信号Ｓｅに応じて、第１端子（コレクタ端子）と第２端子（エミッタ端子）の間の飽和電流が変化する。アークスタート制御信号Ｓｅを低下させることで、トランジスタＴＲ１に流れる電流（コレクタ電流）が減少する。

そして、主制御回路４６は、期間設定値Ｓｋに基づくタイミングで、トランジスタＴＲ１を開路（オフ）するように、駆動信号Ｓｄを出力する。駆動回路４８は、駆動信号Ｓｄに基づいて、トランジスタＴＲ１を逆バイアスするようにアークスタート制御信号Ｓｅを生成する。トランジスタＴＲ１は、そのアークスタート制御信号Ｓｅに応答して開路（オフ）する。アークスタート回路３６は、トランジスタＴＲ１がオフすることにより、リアクトルＤＬ１の両端子間を遮断する（遮断状態）。

次に、駆動回路４８の一例を説明する。
図２に示すように、駆動回路４８は、演算増幅器（オペアンプ）５１、トランジスタＴＲ２、抵抗Ｒ１〜Ｒ５を有している。トランジスタＴＲ２は、例えばＰチャネルＭＯＳトランジスタである。

図１に示す主制御回路４６が出力する駆動信号Ｓｄは、図２に示す制御信号Ｓｄ１，Ｓｄ２を含む。制御信号Ｓｄ１は抵抗Ｒ１の第１端子に供給され、制御信号Ｓｄ２はトランジスタＴＲ１の制御端子（ゲート端子）に供給される。

抵抗Ｒ１の第２端子は演算増幅器５１の反転入力端子に接続されている。演算増幅器５１の非反転入力端子は所定電位（例えば、０Ｖ（ボルト））の配線ＡＧに接続されている。演算増幅器５１には、高電位電圧ＶＰと低電位電圧ＶＮが供給される。演算増幅器５１の反転入力端子は、抵抗Ｒ２の第１端子に接続され、抵抗Ｒ２の第２端子は演算増幅器５１の出力端子に接続されている。

演算増幅器５１の出力端子は抵抗Ｒ３の第１端子に接続され、抵抗Ｒ３の第２端子は抵抗Ｒ４の第１端子とトランジスタＴＲ２のドレイン端子に接続されている。トランジスタＴＲ２のソース端子に高電位電圧ＶＰが供給される。抵抗Ｒ４の第２端子はトランジスタＴＲ１の制御端子（ゲート端子）に接続されている。抵抗Ｒ４の第２端子は抵抗Ｒ５の第１端子に接続され、抵抗Ｒ５の第２端子はトランジスタＴＲ１の第２端子（エミッタ端子）と、所定電位（例えば、０Ｖ（ボルト））の配線ＡＧに接続されている。

主制御回路４６は、所定レベル（例えば、低電位電圧ＶＮレベル）の制御信号Ｓｄ１，Ｓｄ２を出力する。演算増幅器５１は、制御信号Ｓｄ１を増幅した信号を出力する。トランジスタＴＲ２は、制御信号Ｓｄ２に応答してオンする。オンしたトランジスタＴＲ２と演算増幅器５１により、トランジスタＴＲ１の制御端子（ゲート端子）が急速に充電され、トランジスタＴＲ１がオンする。トランジスタＴＲ１がオンした後、主制御回路４６は、所定レベル（例えば高電位電圧ＶＰレベル）の制御信号Ｓｄ２を出力し、トランジスタＴＲ２はこの制御信号Ｓｄ２によりオフする。

そして、主制御回路４６は、制御信号Ｓｄ１の電圧を徐々に上昇させる。演算増幅器５１は、制御信号Ｓｄ１を増幅した信号を出力する。これにより、トランジスタＴＲ１の制御端子（ゲート端子）に供給するアークスタート制御信号Ｓｅが徐々に低下する。

また、主制御回路４６は、所定レベル（例えば高電位電圧ＶＰ）レベルの制御信号Ｓｄ１を出力する。演算増幅器５１は、制御信号Ｓｄ１を増幅した信号を出力する。これにより、アークスタート制御信号Ｓｅは、配線ＡＧのレベルより低くなり、トランジスタＴＲ１が逆バイアスされる。

なお、制御信号Ｓｄ１，Ｓｄ２のレベルは、トランジスタＴＲ１を制御可能であればよく、上記のレベルに限定されない。
次に、上記の消耗電極式アーク溶接機１０の作用を説明する。

図３に示すように、時刻Ｔ１において、トーチスイッチ４７の操作に応じて溶接開始信号ＳｔがＨレベルになると、主制御回路４６は、溶接開始信号Ｓｔに応じて動作を開始し、駆動信号Ｓｄとインバータ制御信号Ｉｎを出力する。駆動回路４８は、駆動信号Ｓｄに基づいてＨレベルのアークスタート制御信号Ｓｅを出力する。

図１に示すアークスタート回路３６のトランジスタＴＲ１は、Ｈレベルのアークスタート制御信号Ｓｅに応答してオン（閉路）する。オンしたトランジスタＴＲ１は、リアクトルＤＬ１の両端子を短絡する。したがって、整流回路３４の出力電流は、オンしたトランジスタＴＲ１に流れる。

インバータ回路３２は、インバータ制御信号Ｉｎに応じて動作を行い、溶接電力を生成する。このとき、溶接ワイヤ１４が溶接対象２１に接触していない無負荷状態であるため、溶接電圧Ｖｗは無負荷電圧（たとえば、１００Ｖ）となる。電圧検出回路３８は、溶接電圧Ｖｗを検出して溶接電圧検出信号Ｖｄを出力する。

次いで、時刻Ｔ２において、溶接ワイヤ１４が溶接対象２１に接触すると、溶接電圧Ｖｗは、無負荷電圧から短絡電圧（略零電圧）へと変化する。このとき、トランジスタＴＲ１は、アークスタート制御信号Ｓｅに応答して導通状態にある。このトランジスタＴＲ１により、リアクトルＤＬ１の両端子間が短絡されている。よって、リアクトルＤＬ１のインダクタンスは、溶接電流Ｉｗの変化に影響しない。このため、図３に示すように、溶接電流Ｉｗ（溶接電流検出信号Ｉｄ）は、急峻に立ち上がり、溶接ワイヤ１４と溶接対象２１との間にアークが発生する。

次いで、溶接電流Ｉｗを目標値（スタート電流値）（例えば５００Ａ）に制限する。
次いで、時刻Ｔ３から、トランジスタＴＲ１の制御端子（ゲート端子）に供給するアークスタート制御信号Ｓｅを徐々に低下させる。例えば、図２に示す駆動回路４８の場合、図１に示す主制御回路４６は、Ｈレベルの制御信号Ｓｄ２を出力し、制御信号Ｓｄ１の電圧値を徐々に上昇させる。図２に示す駆動回路４８において、トランジスタＴＲ２は、Ｈレベルの制御信号Ｓｄ２に応答してオフする。そして、演算増幅器５１は、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値に応じて制御信号Ｓｄ１を反転増幅したレベルの信号を出力する。したがって、図３に示すように、トランジスタＴＲ１の制御端子（ゲート端子）に供給されるアークスタート制御信号Ｓｅの値は、徐々に低下する。

アークスタート制御信号Ｓｅを徐々に低下させる期間（時刻Ｔ３から時刻Ｔ５までの期間）とその開始時刻Ｔ３は、溶接電流Ｉｗの目標値、溶接ワイヤ１４の太さや材質等に応じて期間設定回路４５に設定される。主制御回路４６は、期間設定回路４５からの期間設定値Ｓｋに基づいて、駆動信号Ｓｄを制御する。例えば、主制御回路４６は時間経過を計測するタイマ回路を有し、そのタイマ回路により計測した時間経過と期間設定値Ｓｋにしたがって、駆動信号Ｓｄを制御する。

トランジスタＴＲ１の第１端子（コレクタ端子）と第２端子（エミッタ端子）の間の電位差（飽和電圧）は、アークスタート制御信号Ｓｅの値に応じて変化する。本実施形態では、徐々に低下するアークスタート制御信号Ｓｅに基づいて、飽和電圧が上昇する。この結果、トランジスタＴＲ１に流れる電流ＩＴが減少する。トランジスタＴＲ１の電流ＩＴの減少に応じてリアクトルＤＬ１に流れる電流ＩＬが増加する。

そして、リアクトルＤＬ１は、コアの飽和によってインピーダンスが急激に低下する。この結果、図３に示す時刻Ｔ４において、整流回路３４の出力電流は、主にリアクトルＤＬ１に流れ、トランジスタＴＲ１に流れる電流ＩＴは略零となる。

次いで、図３に示す時刻Ｔ５において、トランジスタＴＲ１に対して逆バイアスとなるようにアークスタート制御信号Ｓｅを生成する。トランジスタＴＲ１は、アークスタート制御信号Ｓｅに応答して開路（オフ）する。このとき、トランジスタＴＲ１に流れる電流ＩＴは略零である。したがって、開路（オフ）によるサージ電圧の影響が少なく、トランジスタＴＲ１の劣化が抑制される。

上記の電源装置１１に対する比較例を説明する。なお、比較例における部材について、本実施形態と同じ符号を用いる。
例えば、図４に示すように、溶接電流Ｉｗ（Ｉｄ）をパルス状に変化させてアークの発生を制御するパルス溶接では、低い溶接電流Ｉｗ（ベース電流）を出力する期間（例えば、図４に示す時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１３までの間）において、トランジスタＴＲ１をオフすることが可能である。しかし、このような制御では、溶接ワイヤ１４が溶接対象２１に接触したとき（図４において時刻Ｔ１１）から、トランジスタＴＲ１をオフするまで（時刻Ｔ１２）の間、溶接電流がトランジスタＴＲ１に流れ続ける。

一方、本実施形態の電源装置１１では、溶接電流Ｉｗを低下させることなく、トランジスタＴＲ１を開路（オフ）することができる。つまり、トランジスタＴＲ１を任意のタイミングでオフすることができる。したがって、トランジスタＴＲ１に溶接電流Ｉｗが流れている期間を上記の制御方法に比べて短くすることが可能となる。このことは、トランジスタＴＲ１のオン期間を短くし、発熱を抑制することが可能となる。また、トランジスタＴＲ１のオン期間が短いため、トランジスタＴＲ１の使用期間（寿命）を長くすることが可能となる。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）溶接電源装置１１は、溶接ワイヤ１４に対して溶接電流Ｉｗを出力する経路に設けられたリアクトルＤＬ１を含む。アークスタート回路３６は、リアクトルＤＬ１に並列接続され、アークスタート制御信号Ｓｅに応じてリアクトルＤＬ１の両端子間の導通状態と遮断状態とを切り替える。主制御回路４６は、アークスタート回路３６と、溶接開始信号Ｓｔに基づいてアークスタート回路３６を導通状態とするように駆動信号Ｓｄを生成し、駆動回路４８は駆動信号Ｓｄに基づいてアークスタート制御信号Ｓｅを出力する。そして、溶接電流Ｉｗと目標値の比較結果に応じて、導通状態のアークスタート回路３６におけるインピーダンスを徐々に高くし、その後にアークスタート回路３６を遮断状態とする。

この構成によれば、リアクトルＤＬ１に並列に接続したアークスタート回路３６を導通状態とすることで、溶接開始信号Ｓｔに基づくアークスタート時において、溶接電流Ｉｗはアークスタート回路３６に流れる。したがって、アークスタート時における溶接電流Ｉｗの立ち上がりが急峻になるため、アークスタート性を向上することができる。

そして、導通状態のアークスタート回路３６のインピーダンスに応じて、アークスタート回路３６に流れる電流ＩＴが減少し、アークスタート回路３６に対して並列に接続されたリアクトルＤＬ１に流れる電流ＩＬが増加する。アークスタート回路３６に流れる電流ＩＴが減少したときにそのアークスタート回路３６を遮断状態とすることで、遮断によるサージ電圧を抑制し、サージ電圧による影響を低減することができる。

（２）アークスタート回路３６は、制御端子のアークスタート制御信号Ｓｅに応じて第１端子と第２端子の間の導通状態と遮断状態とを切り替えるトランジスタＴＲ１を含む。この構成によれば、トランジスタＴＲ１により、アークスタート回路３６の遮断状態と導通状態、その導通状態におけるインピーダンスを容易に制御することができる。そして、アークスタート回路３６に流れる電流が減少したときにアークスタート回路３６を遮断状態とすることで、サージ電圧が低くなり、トランジスタＴＲ１の劣化を抑制することができる。

（３）主制御回路４６は、トランジスタＴＲ１に流れる電流に対して順方向であってトランジスタＴＲ１の第１端子または第２端子に接続されたダイオードＤ１を含む。この構成によれば、トランジスタＴＲ１に含まれる保護ダイオードＤ２に流れる電流をダイオードＤ１によって防止することで、十分な溶接電流Ｉｗを溶接ワイヤ１４と溶接対象２１に対して供給することが可能となる。

（４）主制御回路４６は、リアクトルＤＬ１の飽和点に応じて、リアクトルＤＬ１のコアが飽和するようにアークスタート回路３６におけるインピーダンスを変更する。リアクトルＤＬ１は、飽和点に応じてコアが飽和することでインピーダンスが急激に低下する。これにより、アークスタート回路３６に流れる電流は略零となるため、アークスタート回路３６を遮断状態としたときに過大なサージ電圧の発生を抑制することができる。

尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・パルス溶接を行う電源装置に適用してもよい。図４に示すように、パルス溶接の場合、溶接電流Ｉｗをパルス状に変更する。これに対し、トランジスタＴＲ１の制御端子（ゲート端子）に供給するアークスタート制御信号Ｓｅを制御してトランジスタＴＲ１に流れる電流ＩＴを徐々に減少させてリアクトルＤＬ１に流れる電流ＩＬを徐々に多くする。これにより、溶接電流Ｉｗの制御と独立してトランジスタＴＲ１をオフすることが可能となる。これにより、上記の実施形態と同様に、トランジスタＴＲ１に対するサージ電圧の低減、オン期間の短縮、等を図ることができる。

・上記実施形態では、トランジスタＴＲ１として絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いたが、パワーＭＯＳ−ＦＥＴ等の半導体スイッチを用いてもよく、上記実施形態と同様の効果が得られる。

・上記形態のリアクトルＤＬ１に、直流可飽和リアクトルを用いてもよい。直流可飽和リアクトルは、制御巻線に供給する電流量に応じて、主巻線に対してコアが飽和する飽和点が変化する。したがって、制御巻線の電流に応じて、リアクトルの飽和点、すなわちリアクトルに流れる電流ＩＬが増加するタイミングを調整することが可能となる。そして、トランジスタＴＲ１をオフした後は、制御巻線の電流により飽和点を高くすることで、アークの生成等の安定を図ることができる。

・図２に示す駆動回路４８は一例であり、この回路の適宜な変更、適宜の回路を用いることが可能である。例えば駆動回路４８において、駆動能力や応答速度の高い演算増幅器を用いてトランジスタＴＲ２を省略してもよい。

・上記実施形態では、図１に示すように、ダイオードＤ１を、リアクトルＤＬ１の出力側の端子（プラス出力端子１１ａに接続される端子）とトランジスタＴＲ１の間に接続したが、リアクトルＤＬ１の入力側の端子（整流回路３４に接続される端子）とトランジスタＴＲ１の間に接続してもよい。この場合、ダイオードＤ１のカソード端子がトランジスタＴＲ１の第１端子（コレクタ端子）に接続され、トランジスタＴＲ１の第２端子（エミッタ端子）がリアクトルＤＬ１の第２端子に接続される。また、ダイオードをリアクトルＤＬ１の入力側と出力側とに接続してもよい。また、図１では１つのダイオードＤ１として示したが、直列に接続した複数のダイオードを用いても良い。このようにしても、上記実施形態と同じ効果が得られる。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶接電源装置において、
直流電力を高周波交流電力に変換するスイッチング回路と、前記スイッチング回路からの高周波交流電力を電圧変換するトランスと、前記トランスの二次側から出力された高周波交流電力を直流電力に変換する整流回路を含み、
前記制御回路は、前記消耗電極と前記溶接対象に直流電流またはパルス状の溶接電流を供給するように前記スイッチング回路を制御すること、
を特徴とする溶接電源装置。

１４ 溶接ワイヤ（消耗電極）
２１ 溶接対象
３６ アークスタート回路
４６ 主制御回路（アークスタート制御回路）
４８ 駆動回路（アークスタート制御回路）
Ｄ１ ダイオード
ＤＬ１ リアクトル
ＴＲ１ トランジスタ（半導体スイッチ素子）
Ｓｔ 溶接開始信号
Ｉｗ 溶接電流
ＩＴ 電流
ＩＬ 電流

Claims (5)

1. 消耗電極と溶接対象との間に溶接電力を供給する溶接電源装置であって、
   前記消耗電極に対して溶接電流を出力する経路に設けられたリアクトルと、
   前記リアクトルに並列接続され、アークスタート制御信号に応じて前記リアクトルの両端子間の導通状態と遮断状態とを切り替えるアークスタート回路と、
   溶接開始信号に基づいて前記アークスタート回路を導通状態とし、溶接電流と目標値の比較結果に応じて、前記導通状態の前記アークスタート回路におけるインピーダンスを徐々に高くし、その後に前記アークスタート回路を前記遮断状態とするように前記アークスタート制御信号を生成するアークスタート制御回路と、
   を有する溶接電源装置。
2. 請求項１に記載の溶接電源装置において、
   前記アークスタート回路は、制御端子の前記アークスタート制御信号に応じて第１端子と第２端子の間の導通状態と遮断状態とを切り替える半導体スイッチ素子を含むこと、
   を特徴とする溶接電源装置。
3. 請求項２に記載の溶接電源装置において、
   前記アークスタート制御回路は、前記半導体スイッチ素子に流れる電流に対して順方向であって前記半導体スイッチ素子の第１端子または第２端子に接続されたダイオードを含むこと、
   を特徴とする溶接電源装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶接電源装置において、
   前記アークスタート制御回路は、前記リアクトルの飽和点に応じて、前記リアクトルのコアが飽和するように前記アークスタート回路におけるインピーダンスを変更すること、を特徴とする溶接電源装置。
5. 消耗電極と溶接対象との間に溶接電力を供給する溶接電源装置の制御方法であって、
   前記消耗電極に対して溶接電流を出力する経路に設けられたリアクトルに並列接続されたアークスタート回路を、溶接開始信号に基づいて導通状態とし、溶接電流と目標値の比較結果に応じて、前記導通状態におけるインピーダンスを徐々に高くし、その後に遮断状態とすること、
   を特徴とする溶接電源装置の制御方法。