JPH0242387Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、トーチスイツチの操作により、ア
ークトリガ用の高周波電圧とアーク接続用の直流
電圧との重畳加算電圧を、溶接トーチと母材とか
らなる溶接負荷に印加するアーク溶接機に関す
る。

〔従来技術〕

従来、非消耗式電極を用いてTIG溶接を行なう
この種アーク溶接機の１例は第１図に示すように
構成され、３相交流電源端子１ａ，１ｂ，１ｃの
３相交流が電源変圧器２により変圧され、変圧器
２の変圧交流が制御整流器３に入力される。

そして制御整流器３は複数の制御整流素子３ａ
および複数の整流ダイオード３ｂにより形成さ
れ、交流入力を全波整流して整流出力を出力す
る。

ところで各制御整流素子３ａは制御回路４から
出力される複数の制御信号により点弧制御され、
さらに、制御回路４の制御動作の開始、停止はト
ーチスイツチ５により制御される。

すなわちトーチスイツチ５をオンすると、制御
リレー作動用電源端子６の直流がトーチスイツチ
５を介して第１リレー７に通電され、第１リレー
７が作動して当該リレー７の第１、第２常開接点
７ａ，７ｂがオンする。

そして常開接点７ａのオンにより出力調整用可
変抵抗８の摺動片と制御回路４との間が導通して
制御回路１２の制御動作が開始され、可変抵抗８
の摺動片の位置により設定された整流出力が制御
整流器３から出力されるように、制御回路４から
各制御整流素子３ａに制御信号が出力される。

さらに、制御整流器３の正出力端子に平滑リア
クトル９を介して溶接負荷１０の母材１１が接続
されるとともに、先端に非消耗式電極、たとえば
タングステン電極を有する溶接トーチ１２と制御
整流器３の負出力端子との間に高周波重畳変圧器
１３の２次巻線および電流検出部１４の直列回路
が設けられている。

そして制御整流器３の整流出力が平滑リアクト
ル９により平滑され、母材１１と溶接トーチ１２
との間に、前記整流出力を平滑して形成された直
流電圧が印加される。

なお、電流検出部１４は後述の溶接電流を検出
すると、溶接電流に比例した電流検出信号を制御
回路４に出力し、制御回路４が検出信号にもとづ
いて各制御整流素子３ａの点弧制御を行なう。

また、溶接電流を検出する間には、電流検出部
１４が第２リレー１５を通電制御し、第２リレー
１５の常閉接点１５ａがオフに保持される。

ところで、トーチスイツチ５をオンしてから溶
接電流が検出されるまでの間は、第１リレー７の
第２常開接点７ｂおよび第２リレー１５の常閉接
点１５ａが共にオンする。

そして変圧器１３の１次巻線に出力側が接続さ
れた高周波発生部１６の入力側の一端は、第１リ
レー７の第２常開接点７ａ、第２リレー１５の常
閉接点１５ａの直列回路を介して電源端子１ｃに
接続され、また、高周波発生部１６の入力側の他
端は電源端子１ｂに接続されている。

そこでトーチスイツチ５をオンしてから溶接電
流が検出されるまでの間、高周波発生部１６に電
源が供給され、高周波発生部１６から変圧器１３
の１次巻線に高周波電圧が出力され、変圧器１３
により１次巻の高周波電圧が昇圧され、昇圧され
た高周波電圧が変圧器１３の２次巻線に誘起され
る。

さらに、変圧器１３の２次巻線の高周波電圧
は、変圧器１３の２次巻線と電流検出部１４の接
続点に一端が接続され、かつ他端が母材１１に接
続された高周波バイパス回路１７を介して溶接ト
ーチ１２と母材１１との間に印加される。

なお、バイパス回路１７は、抵抗１７ａに抵抗
１７ｂ、コンデンサ１７ｃの並列回路を直列接続
して形成され、高周波電圧から制御整流器３の各
制御整流素子３ａ、各整流ダイオード３ｂを保護
するために設けられている。

一方、トーチスイツチ５をオンすると、トーチ
スイツチ５を介した直流が逆流防止ダイオード１
８を介して第３リレー１９およびタイマ用時定数
回路２０に通電される。

そして第３リレー１９がトーチスイツチ５のオ
ンと同時に作動して当該リレー１９の常開接点１
９ａがオンし、電源端子６とシールドガス噴出制
御用の電磁バルブ２１との間が導通してバルブ２
１が開き、溶接トーチ１２に設けられたシールド
ガス噴出口からシールドガスが噴出される。

なお、タイマ用時定数回路２０は抵抗２０ａ、
コンデンサ２０ｂの直列回路により形成され、ト
ーチスイツチ５をオフしたときに、コンデンサ２
０ｂの充電電圧にもとづき第３リレー１９を所定
時間通電保持する。

したがつて、第１図の場合は、第２図ａに示す
ようにたとえばｔ１時にトーチスイツチ５をオン
すると、第１リレー７の通電により制御回路４の
制御動作が開始されるとともに高周波発生部１６
が作動する。

そしてｔ１時には溶接トーチ１２と母材１１と
の間にアークが発生せず、溶接電流が流れないた
め、電流検出部１４から制御回路４に電流検出信
号が出力されず、制御回路４は、可変抵抗８によ
り設定された直流電圧、すなわち第２図ｂのｔ１
時〜ｔ２時の間に示す無負荷電圧を母材１１と溶
接トーチ１２との間に印加するように各制御整流
素子３ａを点弧制御する。

また、高周波発生部１６の作動により、第２図
ｃに示すように高周波発生部１６から変圧器１３
に高周波電圧が出力され、変圧器１３の２次巻線
に昇圧された高周波電圧が誘起される。

一方、トーチスイツチ５のオンにより第３リレ
ー１９が導通されてバルブ２１が開き、第２図ｄ
に示すように溶接トーチ１２のシールドガス噴出
口からのシールドガスの噴出が開始される。

そこでトーチスイツチ５をオンすると、溶接ト
ーチ１２と母材１１との間に、前述の無負荷電圧
と変圧器１３の２次巻線の高周波電圧との重畳加
算電圧が印加されるとともに、シールドガスの噴
出が開始される。

そして前記重畳加算電圧中の高周波電圧のアー
クトリガにもとづき、ｔ２時に溶接トーチ１２と
母材１１との間にアークが発生すると、第２図ｅ
に示すように電流検出部１４に溶接負荷１０を介
して直流の溶接電流が流れ始める。

さらに、溶接電流が流れ始めると、電流検出部
１４の制御により第２リレー１５が通電されて高
周波発生部１６の入力が遮断され、第２図ｃに示
すようにｔ２時には高周波電圧の発生が停止され
る。

また、溶接電流の検出のもとづき、電流検出部
１４から制御回路４に電流検出信号が出力される
ため、制御回路４は前記電流検出信号にもとづい
て各制御整流素子３ａを点弧制御し、ｔ２時以降
に母材１１の溶接が行なわれる。

なお、アークの発生により第２図ａに示すよう
に、母材１１と溶接トーチ１２との間に印加され
る直流電圧は、無負荷電圧からアーク電圧に低下
する。

つぎに、第２図ａに示すようにｔ３時にトーチ
スイツチ５をオフすると、第１リレー７の通電が
停止されて当該リレー７の第１、第２常開接点７
ａ，７ｂがオフし、第１常開接点７ａのオフによ
り制御回路４から各制御整流素子３ａへの制御信
号の出力が停止され、制御整流器３の整流出力が
遮断され、同図ｂに示すように母材１１と溶接ト
ーチ１２との間の直流電圧の印加が停止されると
ともに、同図ｅに示すように溶接電流も流れなく
なり、母材１１の溶接が停止する。

なお、制御整流器３の整流出力が遮断されたと
きに、平滑リアクトル９などの蓄積エネルギは、
母材１１、溶接トーチ１２および制御整流器３の
両出力端子に逆極性に接続されたフライホイルダ
イオード２２を介して放出される。

一方、トーチスイツチ５をオフすると、時定数
回路２０のコンデンサ２０ｂの充電電圧にもとづ
き、所定時間第３リレー１９は通電保持され、コ
ンデンサ２０ｂの充電電圧の放電低下によりｔ４
時に第３リレー１９の通電が停止してバルブ２１
が閉じ、第２図ｄに示すようにｔ３時以降のｔ４
時にシールドガスの噴出が停止する。

そして第１図の場合は、溶接トーチ１２と母材
１１との間にアークを発生させてアーク起動を行
なう際に、トーチスイツチ５のオンにより直流の
無負荷電圧と高周波電圧とを同時に発生し、その
重畳加算電圧を溶接トーチ１２と母材１１との間
に印加しており、この場合、溶接トーチ１２と母
材１１との間隔ｔが１mm、２mm、４mmのときそれ
ぞれにアーク起動テストを10回行なうと、該テス
トの結果は第３図に示すようになる。

なお、第３図は高周波発生部１６の動作期間を
３秒間、停止期間を15秒間に、かつ設定溶接電流
を5Aにしたときの結果であり、○はアーク起動
が瞬時にスタートしたときを、△は重畳加算電圧
の印加開始から１秒以内にアーク起動がスタート
したときを、×はアーク起動が不可能なときをそ
れぞれ示す。

すなわち、第３図から明瞭なように、第１図の
場合は高周波電圧のトリガ効果が直流電圧で低下
し、溶接トーチ１２と母材１１との間隔ｔが１mm
程度の短いときはアーク起動を比較的容易に行な
えるが、間隔ｔが２mmあるいは４mmに長くなるに
従つてアーク起動が困難になる。

そこで第１図の溶接装置を用いるときは、溶接
トーチ１２を母材１１にできるだけ近づけるか、
または、高周波発生部１６からの高周波電圧を大
きくするかしなければならず、溶接トーチ１２を
母材１１に近づける場合は、近づけ過ぎることに
より溶接トーチ１２が母材１１に接触して溶接ト
ーチ１２の先端のタングステン電極が損傷を受
け、アークの発生個所の変動やアークの偏曲およ
び、タングステン電極の母材１１への溶け込みな
どが生じて溶接欠陥の発生することがあり、ま
た、高周波電圧を大きくすると、溶接機の他の個
所あるいは溶接機の周辺の他の機器に高周波障害
を与える欠点がある。

さらに、前述したように間隔ｔが長くなるに従
つてアーク起動が不確実になるため、アーク起動
の確実さが要求されるロボツト化、自動化を図る
ことが困難になる。

〔考案の目的〕

この考案は、前記の点に留意してなされたもの
であり、溶接トーチと母材との間のアークの発生
を確実かつ円滑にすることを目的とする。

〔考案の構成〕

この考案は、トーチスイツチのオン、オフによ
り制御動作の開始、停止が制御される制御回路
と、該制御回路により制御される制御整流素子を
有し、交流入力を整流して出力する制御整流器
と、前記トーチスイツチのオンにより高周波電圧
が発生する高周波発生部と、溶接トーチと母材か
らなり、前記制御整流器の直流電圧と前記高周波
電圧との重畳加算電圧が印加される溶接負荷と、
該溶接負荷のアーク発生にもとづく溶接電流を検
出する電流検出部と、該電流検出部の検出のもと
づき前記溶接電流が流れ始めたときに前記高周波
電圧の発生を停止する手段とを備えたアーク溶接
機において、前記トーチスイツチのオンから所定
時間遅延後に前記制御回路の制御動作を開始さ
せ、前記直流電圧の印加開始を前記高周波電圧の
印加開始から遅らせるタイマを設けたアーク溶接
機である。

〔考案の効果〕

したがつて、この考案のアーク溶接機による
と、トーチスイツチをオンしたときに、高周波電
圧が直ちに出力されて溶接負荷に印加され、タイ
マの遅延にもとづき、直流電圧が高周波電圧の印
加開始から所定時間遅れて溶接負荷に印加され始
めるため、溶接開始時、高周波電圧のみが印加さ
れてアークトリガされた後、直流電圧と高周波電
圧との重畳加算電圧が印加されてアーク起動され
ることになり、トーチスイツチのオンにより直ち
に直流電圧と高周波電圧との重畳加算電圧を溶接
負荷に印加してアーク起動する場合に比し、高周
波電圧のアークトリガが効果的に行なえ、アーク
起動を確実かつ円滑に行なうことができるもので
ある。

〔実施例〕

つぎに、この考案を、その１実施例を示した第
４図以下の図面とともに詳細に説明する。

第４図において、第１図と同一記号は同一もし
くは相当するものを示し、異なる点はつぎの点で
ある。

すなわち、第１図の第１リレー７の代わりに１
個の常開接点を有する第４リレー２３を設けると
ともに、該リレー２３の常開接点２３ａを第２常
開接点７ｂの位置に配置し、かつ、第４リレー２
３に並列に遅延タイマ２４を設けるとともに、遅
延タイマ２４のタイマ接点２４ａを第１図の第１
常開接点７ａの位置に配置する。

なお、遅延タイマ２４の非通電時にはタイマ接
点２４ａがオフに保持され、遅延タイマ２４が通
電によりタイマ作動すると、タイマ作動が終了し
てからタイマ接点２４ａがオンに制御され、さら
に、遅延タイマ２４の通電を停止すると、タイマ
接点２４ａが再びオフに保持される。

そして第５図ａに示すようにta時にトーチスイ
ツチ５をオンすると、電源端子６の直流がトーチ
スイツチ５を介して第４リレー２３および遅延タ
イマ２４に印加され、第４リレー２３の常開接点
２３ａがオンするとともに、遅延タイマ２４がタ
イマ作動を開始する。

さらに、第４リレー２３の常開接点２３ａのオ
ンにより高周波発生部１６に電源が供給され、高
周波発生部１６がta時に作動して第５図ｂに示す
ように、トーチスイツチ５のオンと同時に高周波
発生部１６から変圧器１３に高周波電圧が出力さ
れ、変圧器２３の２次巻線に昇圧された高周波電
圧が誘起される。

一方、遅延タイマ２４のタイマ作動の間にはタ
イマ接点２４ａがオフに保持され続けるため、ta
時には制御回路４が制御動作を開始せず、制御整
流器３から整流出力が出力されず、第５図ｃに示
すようにta時には母材１１と溶接トーチ１２との
間に直圧が印加されない。

一方、トーチスイツチ５のオンにより、第３リ
レー１９にも電源端子６の直流が印加され、第２
リレー１９の常開接点１９ａがオンしてバルブ２
１が開き、第５図ｄに示すように溶接トーチ１２
ののシールドガス噴出口からのシールドガスの噴
出が開始される。

したがつて、トーチスイツチ５をオンしたとき
は、溶接トーチ１２と母材１１との間に、まず、
変圧器１３の２次巻線の高周波電圧のみが印加さ
れる。

つぎに、遅延タイマ２４のタイマ作動の期間が
tb時に終了すると、タイマ接点２４ａがオンして
制御回路４が制御動作を開始し、制御回路４の点
弧制御にもとづき、可変抵抗８の摺動片の位置に
より設定された整流出力が制御整流器３から出力
され始め、このとき第５図ｃのtb時〜tc時に示す
ように、母材１１と溶接トーチ１２との間に前記
整流出力にもとづく直流電圧、すなわち無負荷電
圧が印加される。

そして無負荷電圧が印加される間には、前述の
高周波電圧も溶接トーチ１２と母材１１との間に
印加されるため、溶接トーチ１２と母材１１との
間には、無負荷電圧と高周波電圧との重畳加算電
圧が印加される。

そして前記重畳加算電圧にもとづき、tc時に溶
接トーチ１２と母材１１との間にアークが発生
し、第５図ｅに示すように電流検出部１４に溶接
電流が流れ始めると、第２リレー１５が通電され
て高周波発生部１６の入力が遮断され、同図ｂに
示すようにtc時には高周波電圧の発生が停止す
る。

また、電流検出部１４の電流検出信号にもとづ
いて制御回路４は各制御整流素子３ａを点弧制御
し、tc時以降に母材１１の溶接が行なわれる。

なお、アークの発生により第５図ｃに示すよう
に、母材１１と溶接トーチ１２との間に印加され
る直流電圧は、無負荷電圧からアーク電圧に低下
する。

つぎに、第５図ａに示すようにtd時にトーチス
イツチ５をオフすると、第４リレー２３、遅延タ
イマ２４の通電が停止され、第４リレー２３の常
開接点２３ａおよびタイマ接点２４ａがオフし、
タイマ接点２４ａのオフにより制御回路４の制御
動作が停止して制御回路４から各制御整流素子３
ａへの制御信号が遮断され、制御整流器３からの
整流出力が遮断されて第５図ｃ，ｅに示すよう
に、母材１１と溶接トーチ１２との間に直流電圧
が印加されなくなるとともに、溶接電流も流れな
くなる。

一方、トーチスイツチ５がオフしても第３リレ
ー１９は、時定数回路２０のコンデンサ２０ｂの
充電電圧によりtd時まで通電保持され、td時に第
３リレー１９の通電が停止してバルブ２１が閉
じ、第５図ｄに示すようにtd時にシールドガスの
噴出が停止する。

そして第４図の場合は、溶接トーチ１２と母材
１１との間にアークを発生させてアーク起動を行
なう際に、遅延タイマ２４のタイマ動作により制
御回路４の制御動作の開始をトーチスイツチ５の
オンから所定時間遅延し、トーチスイツチ５をオ
ンしたときには、まず、高周波電圧のみを溶接ト
ーチ１２と母材との間に印加し、つぎに、遅延タ
イマ２４のタイマ動作の終了により、高周波電圧
の印加から所定時間遅れて直流の無負荷電圧と前
述の高周波電圧との重畳加算電圧を溶接トーチ１
２と母材１１との間に印加するため、トーチスイ
ツチ５のオン直後に必ず高周波電圧のみの印加期
間が生じ、第１図の場合と同様に溶接トーチ１２
と母材１１との間隔ｔを１mm、２mm、４mmにして
アーク起動テストを行なうと、該テストの結果は
第６図に示すようになる。

なお、第６図は第３図の場合と同様に、高周波
発生部１６の動作期間を３秒間、停止期間を15秒
間に、かつ設定溶接電流を5Aにしたときの結果
を示し、第３図と同一記号は同一の意味を表わ
す。

すなわち、第６図から明瞭なように、第４図の
構成の場合は第１図の場合と同様の高周波電圧に
より、間隔ｔを４mmにしてもアーク起動を必ずス
タートすることができ、第１図の構成の場合に比
してアーク起動の失敗が著しく減少してアーク起
動を確実かつ円滑に行なうことができる。

そして間隔ｔを４mmにしてもアーク起動が行な
えるため、溶接トーチ１２を母材１１に近づけ過
ぎる恐れがなく、この場合溶接トーチ１２の母材
１１への接触が防止されて溶接トーチ１２の先端
のタングステン電極の損傷が防止され、アーク発
生個所の変動やアークの偏曲およびタングステン
電極の母材１１への溶け込みなどがなくなり、溶
接欠陥の発生が防止される。

また、高周波発生部１６から出力する高周波電
圧を大きくする必要もないため、溶接機の他の個
所あるいは溶接機の周辺の他の機器に高周波障害
を与えることもない。

そして間隔ｔを長くしてもアーク起動が確実か
つ円滑に行なえるため、ロボツト化、自動化を図
つて作業能率を向上する場合に適用することがで
きる。

なお、前記実施例ではTIG溶接機に適用した
が、直流電圧と高周波電圧との重畳加算電圧によ
りアーク起動を行なう他のアーク溶接機、たとえ
ばプラズマアーク溶接機などに適用することがで
きるのは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のアーク溶接機のブロツク図、第
２図ａ〜ｅは第１図の動作説明用タイミングチヤ
ート、第３図は第１図のアーク起動テストの結果
説明図、第４図以下の図面はこの考案のアーク溶
接機の１実施例のブロツク図、第５図ａ〜ｅは第
４図の動作説明用タイミングチヤート、第６図は
第４図のアーク起動テストの結果説明図である。 ３……制御整流器、３ａ……制御整流素子、４
……制御回路、５……トーチスイツチ、１０……
溶接負荷、１１……母材、１２……溶接トーチ、
１４……電流検出部、１５……第２リレー、１６
……高周波発生部、２４……遅延タイマ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 トーチスイツチのオン、オフにより制御動作の
   開始、停止が制御される制御回路と、 該制御回路により制御される制御整流素子を有
   し、交流入力を整流して出力する制御整流器と、 前記トーチスイツチのオンにより高周波電圧が
   発生する高周波発生部と、 溶接トーチと母材からなり、前記制御整流器の
   直流電圧と前記高周波電圧との重畳加算電圧が印
   加される溶接負荷と、 該溶接負荷のアーク発生にもとづく溶接電流を
   検出する電流検出部と、 該電流検出部の検出にもとづき前記溶接電流が
   流れ始めたときに前記高周波電圧の発生を停止す
   る手段とを備えたアーク溶接機において、 前記トーチスイツチのオンから所定時間遅延後
   に前記制御回路の制御動作を開始させ、前記直流
   電圧の印加開始を前記高周波電圧の印加開始から
   遅らせるタイマを設けたアーク溶接機。