JP4570444B2 - Arc welding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、交流電源を整流して直流にし、その出力をスイッチング回路により高周波交流にし、変圧器により適宜変圧した後に整流回路にて再度直流とする方式のアーク溶接装置に関する。 The present invention relates to an arc welding apparatus of a type in which an AC power source is rectified to direct current, an output thereof is changed to high-frequency alternating current by a switching circuit, is appropriately transformed by a transformer, and then is direct-current again by a rectifier circuit.
アーク溶接には、大別して、パルスアーク溶接とショートアーク溶接とがある。
パルスアーク溶接は高電流による高溶着量の溶接が可能であるため、高速の溶接が可能である。しかし、薄板溶接で使用する低電流域では不安定となり、また入熱量が大きいので、この場合は、ショートアーク溶接が用いられる。ショートアーク溶接は、溶接電流はアークにより溶かされたワイヤ先端の溶滴が溶融池表面と接触して母材へ移行する「短絡移行」によって溶接が行われるものである。
そして消耗電極式ガスシールドアーク溶接において、パルスアーク溶接法とショートアーク溶接法(パルス無溶接法)を切り替えることを特徴とするアーク溶接装置が開示されている(例えば特許文献1参照)。
Arc welding is roughly classified into pulse arc welding and short arc welding.
Since pulse arc welding enables welding with a high amount of welding with a high current, high-speed welding is possible. However, in a low current region used in thin plate welding, it becomes unstable and the amount of heat input is large. In this case, short arc welding is used. In short arc welding, welding is performed by “short-circuit transfer” in which a droplet at the tip of a wire melted by an arc contacts the surface of the molten pool and transfers to the base metal.
In consumable electrode type gas shielded arc welding, an arc welding apparatus characterized by switching between a pulse arc welding method and a short arc welding method (pulse non-welding method) has been disclosed (for example, see Patent Document 1).
図6はこうした従来のアーク溶接装置の構成を示す図で、アーク溶接装置1内の一次整流回路3の入力側に商用電源2を接続し、一次整流回路3の整流出力側にスイッチング部11の入力側を接続している。
そして、スイッチング部11の出力側と主変圧器12の一次側を接続し、主変圧器12の二次側は二次整流回路13の入力側に接続し、この二次整流回路13の出力側の一方に直流リアクトル14の一端を接続し、他方に出力端子16を接続している。
直流リアクトル14には中間タップが施されており、中間タップと出力端子15とを接続して小容量の直流リアクトルを有する出力回路を形成し、直流リアクトル14の終端末とアーク溶接装置1の出力端子17を接続して大容量の直流リアクトルを有する出力回路を形成する。
従来のアーク溶接装置では、直流リアクトル14の中間タップの切り替えにより、直流リアクトル14を小容量または大容量に切り替えて、パルスアーク溶接法とショートアーク溶接法とで異なる容量の直流リアクトルとして使い分けていた。具体的には、パルスアーク溶接法では急峻な電流変化を得るために予めパワーケーブルを出力端子15と出力端子16に繋ぎ、小容量の直流リアクトルを選択し、ショートアーク溶接法では短絡した瞬間の急激な溶接電流上昇を抑制し、またアーク期間においてアーク切れを防止するために予めパワーケーブルを出力端子17と出力端子16に繋ぎ代え大容量の直流リアクトルを選択していた。
また、従来のアーク溶接装置では、溶接状態をパルスアーク溶接状態からショートアーク溶接状態に切り替える制御を行うものが開示されている。図7に示すように予めパルスアーク溶接条件に関し、ワイヤ送給速度下限設定値、平均溶接電流下限設定値及び平均溶接電圧下限設定値を設定しておき、パルスアーク溶接状態にて溶接中にワイヤ送給速度、平均溶接電流検出値及び平均溶接電圧検出値のうち少なくとも一つがその対応する下限設定値を下回った時に、パルスアーク溶接状態からショートアーク溶接状態に溶接状態を切り替えていた。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of such a conventional arc welding apparatus. A
And the output side of the
The
In the conventional arc welding apparatus, the
Moreover, in the conventional arc welding apparatus, what performs control which switches a welding state from a pulse arc welding state to a short arc welding state is disclosed. As shown in FIG. 7, the wire feed speed lower limit set value, the average welding current lower limit set value and the average welding voltage lower limit set value are set in advance for the pulse arc welding conditions, and the wire is being welded in the pulse arc welding state. The welding state was switched from the pulse arc welding state to the short arc welding state when at least one of the feed speed, the average welding current detection value, and the average welding voltage detection value fell below the corresponding lower limit setting value.
しかしながら、従来技術ではパルスアーク溶接法とショートアーク溶接法を使い分ける場合、パワーケーブルをパルスアーク溶接用の出力端子とショートアーク溶接用の出力端子との間で繋ぎ替える必要があり、溶接中にパルスアーク溶接法とショートアーク溶接法を切り替えることはできなかった。
また、特許文献1に記載の発明では、パルスアーク溶接法とショートアーク溶接法をある条件で自動的に切り替えることを特徴とするものであり、溶接性能を向上させるための制御が考慮されていなかった。そのため、パルスアーク溶接法とショートアーク溶接法の両方では高品質な溶接結果が得られず、どちらかの溶接法の溶接性能が犠牲になっていた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、パワーケーブルの繋ぎ替えを行うことなく、パルスアーク溶接法とショートアーク溶接法の両方で高品質な溶接結果が得られるアーク溶接装置を提供することを目的とする。
However, in the prior art, when the pulse arc welding method and the short arc welding method are properly used, it is necessary to switch the power cable between the output terminal for pulse arc welding and the output terminal for short arc welding. It was not possible to switch between arc welding and short arc welding.
Further, the invention described in Patent Document 1 is characterized in that the pulse arc welding method and the short arc welding method are automatically switched under certain conditions, and control for improving the welding performance is not considered. It was. Therefore, high-quality welding results cannot be obtained by both the pulse arc welding method and the short arc welding method, and the welding performance of either welding method has been sacrificed.
The present invention has been made in view of such problems, and an arc welding apparatus capable of obtaining a high-quality welding result by both the pulse arc welding method and the short arc welding method without changing the power cable. The purpose is to provide.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1記載の発明は、交流電源を整流して直流とする一次整流回路と、前記一次整流回路の出力を高周波交流に変換する第1スイッチング部と、前記第1スイッチング部の出力をアーク溶接に適した電圧に変換する第1変圧器と、前記第1変圧器の出力を整流して直流とする第1二次整流回路と、前記第1二次整流回路に接続された愛1直流リアクトルと、前記第1スイッチング部を制御して溶接出力を調整する溶接出力制御手段とを備えたアーク溶接装置であって、前記一次整流回路の出力を高周波交流に変換する第2スイッチング部と、前記第2スイッチング部の出力をアーク溶接に適した電圧に変換する第2変圧器と、前記第2変圧器の出力を整流して直流とする第2二次整流回路と、前記第2二次整流回路に接続され、前記直流リアクトルより小容量の第2直流リアクトルとを備え、前記溶接出力制御手段が前記第1スイッチング部および前記第2スイッチング部を個別に制御するアーク溶接装置において、前記溶接出力制御手段が、パルスアーク溶接を行う際に、
(1)パルス増加期間、パルスピーク期間、およびパルス減少期間では、前記第1スイッチング部および前記第2スイッチング部を動作させ、
(2)パルスベース期間では、前記第1スイッチング部を動作させかつ前記第2スイッチング部を停止させることを特徴とするものである。
請求項2記載の発明は、交流電源を整流して直流とする一次整流回路と、前記一次整流回路の出力を高周波交流に変換する第1スイッチング部と、前記第1スイッチング部の出力をアーク溶接に適した電圧に変換する第1変圧器と、前記第1変圧器の出力を整流して直流とする第1二次整流回路と、前記第1二次整流回路に接続されて中間タップを有する直流リアクトルと、前記第1スイッチング部を制御して溶接出力を調整する溶接出力制御手段とを備えたアーク溶接装置であって、前記一次整流回路の出力を高周波交流に変換する第2スイッチング部と、前記第2スイッチング部の出力をアーク溶接に適した電圧に変換する第2変圧器と、前記第2変圧器の出力を整流して直流とし、前記直流リアクトルの前記中間タップに出力する第2二次整流回路とを備え、前記溶接出力制御手段が、前記第1スイッチング部および前記第2スイッチング部を個別に制御するアーク溶接装置において、前記溶接出力制御手段が、パルスアーク溶接を行う際に、
(1)パルス増加期間、パルスピーク期間、およびパルス減少期間では、前記第1スイッチング部および前記第2スイッチング部を動作させ、
(2)パルスベース期間では、前記第1スイッチング部を動作させかつ前記第2スイッチング部を停止させることを特徴とするものである。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1 is a primary rectifier circuit that rectifies an alternating current power source into a direct current, a first switching unit that converts an output of the primary rectifier circuit into a high frequency alternating current, and an arc welding of an output of the first switching unit. A first transformer that converts the voltage into a voltage suitable for the first transformer, a first secondary rectifier circuit that rectifies the output of the first transformer to make a direct current, and a love 1 DC reactor connected to the first secondary rectifier circuit When, an arc welding apparatus and a welding output control means for adjusting the welding output by controlling the first switching unit, a second switching unit that converts the output of the primary rectifier circuit to a high frequency alternating current, wherein A second transformer that converts the output of the second switching unit into a voltage suitable for arc welding; a second secondary rectifier circuit that rectifies the output of the second transformer into a direct current; and the second secondary rectifier. Connected to the circuit, and And a second DC reactor of small capacity than vector, the arc welding apparatus for individually controlling the welding output control means and the first switching unit and the second switching unit, said welding output control means, pulse arc welding When doing
(1) In the pulse increase period, the pulse peak period, and the pulse decrease period, the first switching unit and the second switching unit are operated,
(2) In the pulse base period, the first switching unit is operated and the second switching unit is stopped .
According to a second aspect of the present invention, there is provided a primary rectifier circuit that rectifies an alternating current power source into a direct current, a first switching unit that converts an output of the primary rectifier circuit into a high frequency alternating current, and an arc welding of an output of the first switching unit. A first transformer that converts the voltage into a voltage suitable for the first transformer, a first secondary rectifier circuit that rectifies the output of the first transformer into a direct current, and an intermediate tap that is connected to the first secondary rectifier circuit. An arc welding apparatus comprising a DC reactor and a welding output control means for adjusting the welding output by controlling the first switching unit, wherein the second switching unit converts the output of the primary rectifier circuit into a high-frequency AC. A second transformer for converting the output of the second switching unit to a voltage suitable for arc welding; and a second transformer for rectifying the output of the second transformer into a direct current and outputting the direct current to the intermediate tap of the direct current reactor. And a following rectifier circuit, the welding output control means, in the arc welding apparatus for individually controlling the first switching unit and the second switching unit, said welding output control means, when performing pulsed arc welding,
(1) In the pulse increase period, the pulse peak period, and the pulse decrease period, the first switching unit and the second switching unit are operated,
(2) In the pulse base period, the first switching unit is operated and the second switching unit is stopped .
請求項3記載の発明は、交流電源を整流して直流とする一次整流回路と、前記一次整流回路の出力を高周波交流に変換する第1スイッチング部と、前記第1スイッチング部の出力をアーク溶接に適した電圧に変換する第1変圧器と、前記第1変圧器の出力を整流して直流とする第1二次整流回路と、前記第1二次整流回路に接続された第1直流リアクトルと、前記第1スイッチング部を制御して溶接出力を調整する溶接出力制御手段とを備えたアーク溶接装置であって、前記一次整流回路の出力を高周波交流に変換する第2スイッチング部と、前記第2スイッチング部の出力をアーク溶接に適した電圧に変換する第2変圧器と、前記第2変圧器の出力を整流して直流とする第2二次整流回路と、前記第2二次整流回路に接続され、前記第1直流リアクトルより小容量の第2直流リアクトルとを備え、前記溶接出力制御手段が前記第1スイッチング部および前記第2スイッチング部を個別に制御するアーク溶接装置において、前記溶接出力制御手段が、ショートアーク溶接を行う際に、
(1)短絡期間では、前記第1スイッチング部および前記第2スイッチング部を動作させ、
(2)アーク期間では、前記第1スイッチング部を動作させかつ前記第2スイッチング部を停止させることを特徴とするものである。
請求項4記載の発明は、交流電源を整流して直流とする一次整流回路と、前記一次整流回路の出力を高周波交流に変換する第1スイッチング部と、前記第1スイッチング部の出力をアーク溶接に適した電圧に変換する第1変圧器と、前記第1変圧器の出力を整流して直流とする第1二次整流回路と、前記第1二次整流回路に接続されて中間タップを有する直流リアクトルと、前記第1スイッチング部を制御して溶接出力を調整する溶接出力制御手段とを備えたアーク溶接装置であって、前記一次整流回路の出力を高周波交流に変換する第2スイッチング部と、
前記第2スイッチング部の出力をアーク溶接に適した電圧に変換する第2変圧器と、前記第2変圧器の出力を整流して直流とし、前記直流リアクトルの前記中間タップに出力する第2二次整流回路とを備え、前記溶接出力制御手段が、前記第1スイッチング部および前記第2スイッチング部を個別に制御するアーク溶接装置において、前記溶接出力制御手段が、ショートアーク溶接を行う際に、
(1)短絡期間では、前記第1スイッチング部および前記第2スイッチング部を動作させ、
(2)アーク期間では、前記第1スイッチング部を動作させかつ前記第2スイッチング部を停止させることを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a primary rectifier circuit that rectifies an alternating current power source into a direct current, a first switching unit that converts an output of the primary rectifier circuit into a high frequency alternating current, and an arc welding of an output of the first switching unit. A first transformer that converts the voltage into a voltage suitable for the first transformer, a first secondary rectifier circuit that rectifies the output of the first transformer to make a direct current, and a first DC reactor connected to the first secondary rectifier circuit When, an arc welding apparatus and a welding output control means for adjusting the welding output by controlling the first switching unit, a second switching unit that converts the output of the primary rectifier circuit to a high frequency alternating current, wherein A second transformer that converts the output of the second switching unit into a voltage suitable for arc welding; a second secondary rectifier circuit that rectifies the output of the second transformer into a direct current; and the second secondary rectifier. Connected to the circuit, and And a second DC reactor of small capacity from the reactor, in the arc welding apparatus for individually controlling the welding output control means and the first switching unit and the second switching unit, said welding output control means, short arc welding When doing
(1) In the short circuit period, the first switching unit and the second switching unit are operated,
(2) In the arc period, the first switching unit is operated and the second switching unit is stopped .
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a primary rectifier circuit that rectifies an alternating current power source into a direct current, a first switching unit that converts an output of the primary rectifier circuit into a high frequency alternating current, and an arc welding of an output of the first switching unit. A first transformer that converts the voltage into a voltage suitable for the first transformer, a first secondary rectifier circuit that rectifies the output of the first transformer into a direct current, and an intermediate tap that is connected to the first secondary rectifier circuit. An arc welding apparatus comprising a DC reactor and a welding output control means for adjusting the welding output by controlling the first switching unit, wherein the second switching unit converts the output of the primary rectifier circuit into a high-frequency AC. ,
A second transformer for converting the output of the second switching unit into a voltage suitable for arc welding; and a second second output for rectifying the output of the second transformer into a direct current and outputting the direct current to the intermediate tap of the direct current reactor. And an arc welding apparatus in which the welding output control means individually controls the first switching part and the second switching part, and the welding output control means performs short arc welding.
(1) In the short circuit period, the first switching unit and the second switching unit are operated,
(2) In the arc period, the first switching unit is operated and the second switching unit is stopped .
このように、請求項1〜5記載の発明によると、溶接状態に応じて最適な直流リアクトルを選択して切り替え制御を行うため、パワーケーブルの繋ぎ替えを行うことなく、パルスアーク溶接法でもショートアーク溶接法でも高品質な溶接結果を得ることができる。 As described above, according to the first to fifth aspects of the present invention, since the optimum DC reactor is selected according to the welding state and the switching control is performed, the pulse arc welding method is also short-circuited without changing the power cable. High quality welding results can be obtained even by arc welding.
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明のアーク溶接装置に関する構成図である。
アーク溶接装置1は、従来の溶接装置と同様に一次整流回路3、スイッチング部11、変圧器12、二次整流回路13、直流リアクトル14、溶接出力制御手段4を有し、新たにもう一組のスイッチング部21、変圧器22、二次整流回路23、直流リアクトル24を追加した構成である。
スイッチング部11、21は、PWM制御によって溶接電流または溶接電圧のフィードバック値が指令値と同じになるように制御されている。直流リアクトル14、24は各々異なる容量を持つ。例えば、直流リアクトル14は約100uH以上の大きな値、直流リアクトル24は約30uH以下の小さな値を有する。
溶接出力制御手段4は、スイッチング部11、21を制御し、溶接状態に応じてスイッチング部11、21の片方のみを動作させたり両方を動作させたりする。
本発明では、2組のスイッチング部11、21と、容量の異なる直流リアクトル14、24を有し、溶接状態に応じてスイッチング部11、21を制御して、片方のみをスイッチング動作させたり、両方同時にスイッチング動作させたりできる構成とした点が特徴である。直流リアクトルの切り替えに機械的なリレーなどを用いていないので溶接装置のパワー回路部への負担もなく、切り替えによって溶接電流波形にノイズが重畳することもない。さらに、溶接状態に応じて最適な直流リアクトルを選択し切り替え制御しているため、パルスアーク溶接法およびショートアーク溶接法を1台で行え、高品質な溶接結果を得ることができる。
FIG. 1 is a configuration diagram relating to an arc welding apparatus of the present invention.
The arc welding apparatus 1 includes a
The
The welding output control means 4 controls the
In the present invention, the two switching
図2は、本発明の第2実施例のアーク溶接装置に関する構成図である。
第1実施例では容量の異なる2つの直流リアクトル14、24を有していたが、第2実施例では直流リアクトル14に中間タップを有し中間タップ切り替えにより容量の異なる直流リアクトルを構成している。それ以外は第1の実施例と同様の構成である。
スイッチング部11、21は、PWM制御によって溶接電流または溶接電圧のフィードバック値が指令値と同じになるように制御されている。直流リアクトル14は中間タップにより異なる容量に切り替わる。例えば、スイッチング部11側の直流リアクトルの容量は直流リアクトル14全体が有効となり100μH以上の大きな値となるが、スイッチング部21側の直流リアクトルの容量は直流リアクトル14の中間タップが有効となり30μH以下の小さな値となる。溶接出力制御手段4は、スイッチング部11、21を制御し、溶接状態に応じてスイッチング部11、21を片方のみを動作させたり両方を動作させたりする。
本発明では、2組のスイッチング部11、21、中間タップを有する直流リアクトル14により容量の異なる直流リアクトルを構成し、溶接状態に応じてスイッチング部11、21を制御して、片方のみでスイッチング動作させたり、両方同時にスイッチング動作させたりできる構成とした点が特徴である。直流リアクトルの切り替えに機械的なリレーなどを用いていないので溶接装置のパワー回路部への負担もなく、切り替えによって溶接電流波形にノイズが重畳することもない。
溶接状態に応じて最適な直流リアクトルを選択し切り替え制御しているため、パルスアーク溶接法およびショートアーク溶接法を1台で行え、高品質な溶接結果を得ることができる。
続いて、本発明によるスイッチング制御のタイミングに関して説明する。
FIG. 2 is a block diagram relating to an arc welding apparatus according to a second embodiment of the present invention.
In the first embodiment, the two
The switching
In the present invention, the DC reactors having different capacities are configured by the two sets of switching
Since the optimum DC reactor is selected and switched according to the welding state, the pulse arc welding method and the short arc welding method can be performed by one unit, and high-quality welding results can be obtained.
Next, switching control timing according to the present invention will be described.
パルスアーク溶接法にて溶接を行う場合は、図3に示すタイミングでスイッチング部11、21を動作させる。図中の溶接電流波形のうち、斜線で描かれた領域は大容量の直流リアクトルに流れる溶接電流を表し、それ以外の領域は小容量の直流リアクトルに流れる溶接電流を表す。SW1は大容量の直流リアクトルを有する回路のスイッチング部11のスイッチング信号、SW2は小容量の直流リアクトルを有する回路のスイッチング部21のスイッチング信号を表す。
時刻t0においてパルス出力を開始し、小容量の直流リアクトル24側のスイッチング部21の動作信号SW2をONさせると共に、大容量の直流リアクトル14側のスイッチング部11の動作信号SW1をOFFする。大容量の直流リアクトル14側の回路によって流れていた溶接電流が電気エネルギーの放出にしたがって徐々に減少し、最終的に小容量の直流リアクトル24側の回路によって溶接電流が供給されるようになる。
次に、パルスピーク終了部の時刻t1において大容量の直流リアクトル14側のスイッチング部11の動作信号SW1をONする。大容量の直流リアクトル14側の回路によって溶接電流が供給され始め、次第に大容量の直流リアクトル14側の回路による溶接電流の割合が増加する。
時刻t2においてパルスベース期間になった時点で、小容量の直流リアクトル24側のスイッチング部21のスイッチング信号SW2をOFFする。次のパルス開始部の時刻t3まで、大容量の直流リアクトル14側のスイッチング部11のスイッチング信号SW1のみをONする。
When welding is performed by the pulse arc welding method, the switching
At time t0, pulse output is started, the operation signal SW2 of the switching
Next, the operation signal SW1 of the switching
When the pulse base period is reached at time t2, the switching signal SW2 of the switching
以上のように、時刻t0から時刻t1までのパルスピーク期間では小容量の直流リアクトル24側のスイッチング部21のみ動作させ、時刻t1から時刻t2までのパルス減少期間ではスイッチング部11とスイッチング部21の両方を動作させ、時刻t2から時刻t3までのパルスベース期間では大容量の直流リアクトル14側のスイッチング部11のみを動作させる。
パルスピーク期間にて大容量の直流リアクトル14側のスイッチング部11を停止させる理由は、スイッチング部11を動作させた場合、溶接電流がベース電流以上まで上昇したときに溶接電流の減少速度が遅いため、パルス波形の減少部が緩やかな曲線となるのを防ぐためである。
また、パルスベース期間にて小容量の直流リアクトル24側のスイッチング部21を停止させる理由は、パルスベース期間で短絡が発生した場合に、スイッチング部21が動作していると小容量の直流リアクトル24が優勢となり、短絡電流が急激に上昇してスパッタが発生するのでそれを防止するためである。
As described above, in the pulse peak period from time t0 to time t1, only the switching
The reason why the switching
The reason for stopping the switching
以上のように、小容量の直流リアクトル24側のスイッチング部21、大容量の直流リアクトル14側のスイッチング部11の制御をパルス波形のタイミングで適宜切り替えることにより、急峻なパルス電流を生成できると共に、ベース期間での短絡電流の上昇を防止することができ、安定した溶接状態を保つことができる。
なお、本実施例では図1に示す構成のアーク溶接装置に基づき説明したが、図2に示す構成のアーク溶接装置においても、図3に示すタイミングでスイッチング部11、21を動作させることで同様の効果を得ることができるのは言うまでもない。
As described above, by appropriately switching the control of the switching
Although the present embodiment has been described based on the arc welding apparatus having the configuration shown in FIG. 1, the same applies to the arc welding apparatus having the configuration shown in FIG. 2 by operating the switching
パルスアーク溶接法にて溶接を行う場合、第3実施例とは異なり、図4に示すタイミングでスイッチング部11、21を動作させる場合がある。図中の溶接電流波形のうち、斜線で描かれた領域は大容量の直流リアクトルに流れる溶接電流を表し、それ以外の領域は小容量の直流リアクトルに流れる溶接電流を表す。SW1は大容量の直流リアクトルを有する回路のスイッチング部11のスイッチング信号、SW2は小容量の直流リアクトルを有する回路のスイッチング部21のスイッチング信号を表す。
常時、大容量の直流リアクトル14側のスイッチング部11の動作信号SW1をONさせておく。時刻t0においてパルス出力を開始し、小容量の直流リアクトル24側のスイッチング部21の動作信号SW2をONさせ、パルス終了部の時刻t2まで動作信号SW2をONし続ける。時刻t2においてパルスベース期間になった時点で、小容量の直流リアクトル24側のスイッチング部21の動作信号SW2をOFFする。次のパルス開始部の時刻t3まで、大容量の直流リアクトル14側のスイッチング部11の動作信号SW1のみをONにする。
When welding is performed by the pulse arc welding method, unlike the third embodiment, the switching
The operation signal SW1 of the switching
以上のように、時刻t0から時刻t2までのパルス期間は、小容量の直流リアクトル24側のスイッチング部21と大容量の直流リアクトル14側のスイッチング部11を両方動作させ、時刻t2から時刻t3までのパルスベース期間は大容量の直流リアクトル24側のスイッチング部11のみを動作させる。第3の実施例と異なり、パルスピーク期間中で大容量の直流リアクトル14側のスイッチング部11を動作させる理由は、溶接出力をスイッチング部11とスイッチング部21で分担させることで、変圧器12および変圧器22の温度上昇を抑制し、300A以上の大電流領域での溶接装置の使用率を向上させるためである。
また、パルスベース期間で小容量の直流リアクトル24側のスイッチング部21を停止させる理由は、パルスベース期間で短絡が発生した場合にスイッチング部21が動作していると小容量の直流リアクトル24が優勢となり、短絡電流が急激に上昇してスパッタが発生するので、それを防止するためである。
第4実施例で開示したスイッチング部の制御方法は、250〜300A以上の大電流域において適用するのが望ましい。
As described above, during the pulse period from time t0 to time t2, both the
The reason for stopping the switching
The control method for the switching unit disclosed in the fourth embodiment is preferably applied in a large current region of 250 to 300 A or more.
以上のように、小容量の直流リアクトル24側のスイッチング部21、大容量の直流リアクトル14側のスイッチング部11の制御をパルス波形のタイミングで適宜切り替えることにより、急峻なパルス電流を生成できると共に、ベース期間での短絡電流の上昇を防止することができ、安定した溶接状態を保つことができる。
なお、本実施例では図1に示す構成のアーク溶接装置に基づき説明したが、図2に示す構成のアーク溶接装置においても、図4に示すタイミングでスイッチング部11、21を動作させることで同様の効果を得ることができるのは言うまでもない。
As described above, by appropriately switching the control of the switching
Although the present embodiment has been described based on the arc welding apparatus having the configuration shown in FIG. 1, the same applies to the arc welding apparatus having the configuration shown in FIG. 2 by operating the switching
ショートアーク溶接法にて溶接を行う場合、図5に示すようにスイッチング部11、21を動作させる。図中の溶接電流波形のうち、斜線で描かれた領域は、大容量の直流リアクトルに流れる溶接電流を表し、それ以外の領域は小容量の直流リアクトルに流れる溶接電流を表す。SW1は大容量の直流リアクトルを有する回路のスイッチング部11のスイッチング信号、SW2は小容量の直流リアクトルを有する回路のスイッチング部21のスイッチング信号を表す。
ショートアーク溶接法では、大容量の直流リアクトル14側のスイッチング部11の動作信号SW1は常時ONのままである。
時刻t0において、短絡が発生した時点で小容量の直流リアクトル24側のスイッチング部21の動作信号SW2をONする。次に時刻t1においてアークが発生した時点で、小容量の直流リアクトル24側のスイッチング部21の動作信号SW2をOFFし、アーク期間は大容量の直流リアクトル14側のスイッチング部11のみを動作させる。時刻t2において短絡した時点で小容量の直流リアクトル24側のスイッチング部21の動作信号SW2をONする。
When welding is performed by the short arc welding method, the switching
In the short arc welding method, the operation signal SW1 of the switching
At time t0, when the short circuit occurs, the operation signal SW2 of the switching
以上のように、時刻t0から時刻t1までの短絡期間では、スイッチング部11とスイッチング部21の両方を動作させ、時刻t1から時刻t2までのアーク期間では、大容量の直流リアクトル14側のスイッチング部11のみ動作させる。短絡期間では、小容量の直流リアクトル24側の回路が有効となるので、急峻な上昇率で溶接電流を上昇させることができる。
一方、アーク期間では小容量の直流リアクトル24側のスイッチング部21を停止させて、大容量の直流リアクトル14側のスイッチング部11のみを動作させることにより、大容量の直流リアクトル14によって短絡の検出が遅れても、溶接電流はそれほど上昇せずスパッタの発生を大幅に抑制することができる。また、大容量の直流リアクトル14に蓄えられた電気エネルギーによって、瞬間的なアーク切れが発生しにくくなり溶接状態が安定する。
なお、本実施例では図1に示す構成のアーク溶接装置に基づき説明したが、図2に示す構成のアーク溶接装置においても、図5に示すタイミングでスイッチング部11、21を動作させることで同様の効果を得ることができるのは言うまでもない。
As described above, in the short-circuit period from time t0 to time t1, both the
On the other hand, during the arc period, the switching
Although the present embodiment has been described based on the arc welding apparatus having the configuration shown in FIG. 1, the same applies to the arc welding apparatus having the configuration shown in FIG. 2 by operating the switching
このように、本発明では溶接状態に応じて最適な直流リアクトルを選択し切り替え制御を行っているため、パルスアーク溶接法およびショートアーク溶接法を1台の溶接装置で高品質な溶接結果を得ることができる。 As described above, in the present invention, since the optimum DC reactor is selected according to the welding state and switching control is performed, the pulse arc welding method and the short arc welding method are obtained with a single welding apparatus to obtain high-quality welding results. be able to.
このように、本発明によると、溶接状態に応じて最適な直流リアクトルを選択して切り替え制御を行うため、パワーケーブルの繋ぎ替えを行うことなく、パルスアーク溶接法でもショートアーク溶接法でも高品質な溶接結果を得ることができるので、例えば、消耗電極式ガスシールドアーク溶接装置として有用である。 As described above, according to the present invention, since the optimum DC reactor is selected according to the welding state and the switching control is performed, high quality can be obtained by either the pulse arc welding method or the short arc welding method without changing the power cable. Therefore, it is useful as, for example, a consumable electrode type gas shielded arc welding apparatus.
1 アーク溶接装置
2 商用電源
3 一次整流回路
4 溶接出力制御手段
11 スイッチング部
12 変圧器
13 二次整流回路
14 直流リアクトル
15、16、17 出力端子
21 スイッチング部
22 変圧器
23 二次整流回路
24 直流リアクトル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記一次整流回路の出力を高周波交流に変換する第1スイッチング部と、
前記第1スイッチング部の出力をアーク溶接に適した電圧に変換する第1変圧器と、
前記第1変圧器の出力を整流して直流とする第1二次整流回路と、
前記第1二次整流回路に接続された第1直流リアクトルと、
前記第1スイッチング部を制御して溶接出力を調整する溶接出力制御手段とを備えたアーク溶接装置であって、
前記一次整流回路の出力を高周波交流に変換する第2スイッチング部と、
前記第2スイッチング部の出力をアーク溶接に適した電圧に変換する第2変圧器と、
前記第2変圧器の出力を整流して直流とする第2二次整流回路と、
前記第2二次整流回路に接続され、前記第1直流リアクトルより小容量の第2直流リアクトルとを備え、
前記溶接出力制御手段が前記第1スイッチング部および前記第2スイッチング部を個別に制御するアーク溶接装置において、
前記溶接出力制御手段が、パルスアーク溶接を行う際に、
(1)パルス増加期間、パルスピーク期間、およびパルス減少期間では、前記第1スイッチング部および前記第2スイッチング部を動作させ、
(2)パルスベース期間では、前記第1スイッチング部を動作させかつ前記第2スイッチング部を停止させることを特徴とするアーク溶接装置。 A primary rectifier circuit that rectifies an alternating current power source into a direct current; and
A first switching unit for converting the output of the primary rectifier circuit into high-frequency alternating current;
A first transformer for converting the output of the first switching unit into a voltage suitable for arc welding;
A first secondary rectifier circuit that rectifies the output of the first transformer to form a direct current;
A first DC reactor connected to the first secondary rectifier circuit;
A arc welding apparatus and a welding output control means for adjusting the welding output by controlling the first switching unit,
A second switching unit for converting the output of the primary rectifier circuit into a high-frequency alternating current;
A second transformer for converting the output of the second switching unit into a voltage suitable for arc welding;
A second secondary rectifier circuit that rectifies the output of the second transformer to form a direct current;
A second DC reactor connected to the second secondary rectifier circuit and having a smaller capacity than the first DC reactor;
In arc welding apparatus the welding output control means to individually control the first switching unit and the second switching unit,
When the welding output control means performs pulse arc welding,
(1) In the pulse increase period, the pulse peak period, and the pulse decrease period, the first switching unit and the second switching unit are operated,
(2) An arc welding apparatus that operates the first switching unit and stops the second switching unit in a pulse base period .
前記一次整流回路の出力を高周波交流に変換する第1スイッチング部と、
前記第1スイッチング部の出力をアーク溶接に適した電圧に変換する第1変圧器と、
前記第1変圧器の出力を整流して直流とする第1二次整流回路と、
前記第1二次整流回路に接続されて中間タップを有する直流リアクトルと、
前記第1スイッチング部を制御して溶接出力を調整する溶接出力制御手段とを備えたアーク溶接装置であって、
前記一次整流回路の出力を高周波交流に変換する第2スイッチング部と、
前記第2スイッチング部の出力をアーク溶接に適した電圧に変換する第2変圧器と、
前記第2変圧器の出力を整流して直流とし、前記直流リアクトルの前記中間タップに出力する第2二次整流回路とを備え、
前記溶接出力制御手段が、前記第1スイッチング部および前記第2スイッチング部を個別に制御するアーク溶接装置において、
前記溶接出力制御手段が、パルスアーク溶接を行う際に、
(1)パルス増加期間、パルスピーク期間、およびパルス減少期間では、前記第1スイッチング部および前記第2スイッチング部を動作させ、
(2)パルスベース期間では、前記第1スイッチング部を動作させかつ前記第2スイッチング部を停止させることを特徴とするアーク溶接装置。 A primary rectifier circuit that rectifies an alternating current power source into a direct current; and
A first switching unit for converting the output of the primary rectifier circuit into high-frequency alternating current;
A first transformer for converting the output of the first switching unit into a voltage suitable for arc welding;
A first secondary rectifier circuit that rectifies the output of the first transformer to form a direct current;
A DC reactor connected to the first secondary rectifier circuit and having an intermediate tap;
A arc welding apparatus and a welding output control means for adjusting the welding output by controlling the first switching unit,
A second switching unit for converting the output of the primary rectifier circuit into a high-frequency alternating current;
A second transformer for converting the output of the second switching unit into a voltage suitable for arc welding;
A second secondary rectifier circuit that rectifies the output of the second transformer into a direct current and outputs the direct current to the intermediate tap of the direct current reactor;
The welding output control means, in the arc welding apparatus for individually controlling the first switching unit and the second switching unit,
When the welding output control means performs pulse arc welding,
(1) In the pulse increase period, the pulse peak period, and the pulse decrease period, the first switching unit and the second switching unit are operated,
(2) An arc welding apparatus that operates the first switching unit and stops the second switching unit in a pulse base period .
前記一次整流回路の出力を高周波交流に変換する第1スイッチング部と、
前記第1スイッチング部の出力をアーク溶接に適した電圧に変換する第1変圧器と、
前記第1変圧器の出力を整流して直流とする第1二次整流回路と、
前記第1二次整流回路に接続された第1直流リアクトルと、
前記第1スイッチング部を制御して溶接出力を調整する溶接出力制御手段とを備えたアーク溶接装置であって、
前記一次整流回路の出力を高周波交流に変換する第2スイッチング部と、
前記第2スイッチング部の出力をアーク溶接に適した電圧に変換する第2変圧器と、
前記第2変圧器の出力を整流して直流とする第2二次整流回路と、
前記第2二次整流回路に接続され、前記第1直流リアクトルより小容量の第2直流リアクトルとを備え、
前記溶接出力制御手段が前記第1スイッチング部および前記第2スイッチング部を個別に制御するアーク溶接装置において、
前記溶接出力制御手段が、ショートアーク溶接を行う際に、
(1)短絡期間では、前記第1スイッチング部および前記第2スイッチング部を動作させ、
(2)アーク期間では、前記第1スイッチング部を動作させかつ前記第2スイッチング部を停止させることを特徴とするアーク溶接装置。 A primary rectifier circuit that rectifies an alternating current power source into a direct current; and
A first switching unit for converting the output of the primary rectifier circuit into high-frequency alternating current;
A first transformer for converting the output of the first switching unit into a voltage suitable for arc welding;
A first secondary rectifier circuit that rectifies the output of the first transformer to form a direct current;
A first DC reactor connected to the first secondary rectifier circuit;
A arc welding apparatus and a welding output control means for adjusting the welding output by controlling the first switching unit,
A second switching unit for converting the output of the primary rectifier circuit into a high-frequency alternating current;
A second transformer for converting the output of the second switching unit into a voltage suitable for arc welding;
A second secondary rectifier circuit that rectifies the output of the second transformer to form a direct current;
A second DC reactor connected to the second secondary rectifier circuit and having a smaller capacity than the first DC reactor;
In arc welding apparatus the welding output control means to individually control the first switching unit and the second switching unit,
When the welding output control means performs short arc welding,
(1) In the short circuit period, the first switching unit and the second switching unit are operated,
(2) An arc welding apparatus that operates the first switching unit and stops the second switching unit during an arc period .
前記一次整流回路の出力を高周波交流に変換する第1スイッチング部と、
前記第1スイッチング部の出力をアーク溶接に適した電圧に変換する第1変圧器と、
前記第1変圧器の出力を整流して直流とする第1二次整流回路と、
前記第1二次整流回路に接続されて中間タップを有する直流リアクトルと、
前記第1スイッチング部を制御して溶接出力を調整する溶接出力制御手段とを備えたアーク溶接装置であって、
前記一次整流回路の出力を高周波交流に変換する第2スイッチング部と、
前記第2スイッチング部の出力をアーク溶接に適した電圧に変換する第2変圧器と、
前記第2変圧器の出力を整流して直流とし、前記直流リアクトルの前記中間タップに出力する第2二次整流回路とを備え、
前記溶接出力制御手段が、前記第1スイッチング部および前記第2スイッチング部を個別に制御するアーク溶接装置において、
前記溶接出力制御手段が、ショートアーク溶接を行う際に、
(1)短絡期間では、前記第1スイッチング部および前記第2スイッチング部を動作させ、
(2)アーク期間では、前記第1スイッチング部を動作させかつ前記第2スイッチング部を停止させることを特徴とするアーク溶接装置。 A primary rectifier circuit that rectifies an alternating current power source into a direct current; and
A first switching unit for converting the output of the primary rectifier circuit into high-frequency alternating current;
A first transformer for converting the output of the first switching unit into a voltage suitable for arc welding;
A first secondary rectifier circuit that rectifies the output of the first transformer to form a direct current;
A DC reactor connected to the first secondary rectifier circuit and having an intermediate tap;
A arc welding apparatus and a welding output control means for adjusting the welding output by controlling the first switching unit,
A second switching unit for converting the output of the primary rectifier circuit into a high-frequency alternating current;
A second transformer for converting the output of the second switching unit into a voltage suitable for arc welding;
A second secondary rectifier circuit that rectifies the output of the second transformer into a direct current and outputs the direct current to the intermediate tap of the direct current reactor;
The welding output control means, in the arc welding apparatus for individually controlling the first switching unit and the second switching unit,
When the welding output control means performs short arc welding,
(1) In the short circuit period, the first switching unit and the second switching unit are operated,
(2) In the arc period, an arc welding apparatus characterized by stopping the operating the first switching unit and the second switching unit.
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