JPS63281774A - Consumable electrode type ac arc welding source - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、消耗電極によりアーク溶接を行なう際に用い
られる溶接電源に関し、特に直流電圧の極性を切り換え
て交流電圧を消耗電極と母材との間に供給する消耗電極
式交流アーク溶接電源に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a welding power source used when performing arc welding with a consumable electrode, and in particular to a welding power source that switches the polarity of a DC voltage and applies an AC voltage between the consumable electrode and the base material. This relates to a consumable electrode type AC arc welding power source that is supplied during the process.
［従来の技術］
消耗電極（溶接ワイヤ）を定速送給しつつ溶接を行なう
消耗電極式アーク溶接においては、一般に、母材側が負
極で、ワイヤ側が正極となるように、直流電圧を印加す
る逆極性溶接が行なわれている。[Prior art] In consumable electrode arc welding, in which welding is performed while feeding a consumable electrode (welding wire) at a constant speed, a DC voltage is generally applied such that the base metal side is the negative electrode and the wire side is the positive electrode. Reverse polarity welding is performed.
この逆極性溶接では、母材への入熱が大きいために、溶
込量が大で、フラットなビードを得やすい利点があるが
、母材が薄板の場合には継手精度が悪く、ギャップが有
る場合等には溶落ち現象が起こりやすいといった欠点が
ある。これに対し、母材側が正極で、ワイヤ側が負極と
なるように、直流電圧を印加する正極性溶接では、ワイ
ヤ溶融量が多く、母材への入熱量が小さいため、余盛を
大きくしたいギャップのある薄板に対しては適している
が、継手精度が比較的良好な場合は凸ビード形状になり
易く、また、多少のねらいずれが生じると、継手形状に
よっては融合不良が起こるといった問題が生じる。This reverse polarity welding has the advantage of having a large penetration amount and making it easy to obtain a flat bead because the heat input to the base metal is large, but when the base metal is a thin plate, the joint accuracy is poor and the gap is large. In some cases, there is a drawback that burn-through phenomenon tends to occur. On the other hand, in positive polarity welding where a DC voltage is applied so that the base metal side is the positive electrode and the wire side is the negative electrode, the amount of wire melting is large and the amount of heat input to the base metal is small, so the gap where you want to increase the reinforcement Although it is suitable for certain thin plates, if the joint precision is relatively good, it tends to form a convex bead shape, and if there is some misalignment, problems such as poor fusion may occur depending on the shape of the joint. .
そこで、従来、所望の溶込量を得るために、上述した逆
極性溶接と正極性溶接とを交互に切り換える交流溶接を
行ない、逆極性溶接および正極性溶接それぞれの特徴を
生かした交流アーク溶接を行なえるようにした消耗電極
式交流アーク溶接電源も提案されている。Therefore, conventionally, in order to obtain the desired penetration amount, AC welding was performed in which the above-mentioned reverse polarity welding and positive polarity welding were alternately switched, and AC arc welding was performed that took advantage of the characteristics of reverse polarity welding and positive polarity welding. A consumable electrode type AC arc welding power source has also been proposed.
［発明が解決しようとする問題点］
ところが、このような従来の消耗電極式交流アーク溶接
電源では、極性が変わる過程で、出力電圧が、一旦、Ｏ
ボルト（Ｖ）になるので、Ｏ点通過時にアークが消滅す
る。Ｏ点通過後、上記出力電圧の絶対値は上昇するがア
ーク再点弧電圧は高いので、通常の溶接電源の無負荷電
圧８０ｖ程度ではアーク切れが生じ、アーク再生が不能
となって、溶接作業性が著しく低下し、安定した溶接を
行なうことができない。[Problems to be Solved by the Invention] However, in such a conventional consumable electrode type AC arc welding power source, the output voltage once changes to O during the process of changing the polarity.
Since the voltage becomes volt (V), the arc disappears when passing the O point. After passing point O, the absolute value of the output voltage increases, but the arc re-ignition voltage is high, so if the no-load voltage of a normal welding power source is about 80V, the arc will break and arc regeneration will be impossible, making welding work impossible. The welding properties are significantly reduced and stable welding cannot be performed.
そこで、比較的低電流域では、短絡とアークとを繰り返
す短絡移行型のアーク溶接を行なうため、アークが発生
している間は同一極性を維持し、アークが消滅している
短絡期間内に極性の切換を行なうようにする手段も提案
されている。この手段によれば、アーク消滅による溶接
の不安定が解消されるほか、正極性と逆極性との時間比
率を短絡回数の比で行なうことにより、正極性から逆極
性まで任意の状態に制御でき、母材への入熱量およびワ
イヤ溶融量を制御することができる。Therefore, in a relatively low current range, short-circuit transition type arc welding is performed in which a short circuit and an arc are repeated, so the same polarity is maintained while the arc is occurring, and the polarity changes during the short-circuit period when the arc is extinguished. Means for performing the switching has also been proposed. According to this method, welding instability due to arc extinguishment is eliminated, and by adjusting the time ratio between positive and reverse polarity according to the number of short circuits, it is possible to control any state from positive to reverse polarity. , the amount of heat input to the base material and the amount of wire melting can be controlled.
しかしながら、このような手段では、極性切換の機会は
短絡期間のみに制約されるため、ワイヤ溶融量や母材へ
の入熱量に大きな影響を与えるアーク期間は無制御状態
であり、短絡期間とアーク期間とが溶融池の振動やワイ
ヤ突出し長さの変動などによりバラツク場合、極性の時
間比率は設定されるものから大きくずれてしまう、また
、短絡回数が比較的少ない高電流域での溶接においては
比率制御は不可能となる。However, with such means, the opportunity for polarity switching is limited only to the short-circuit period, so the arc period, which has a large effect on the amount of wire melting and the amount of heat input to the base metal, is uncontrolled, and the short-circuit period and the arc If the period varies due to vibrations of the molten pool or fluctuations in wire protrusion length, the polarity time ratio will deviate greatly from the set value.Also, in welding in a high current range where the number of short circuits is relatively small, Ratio control becomes impossible.
本発明は、上述の問題点を解消しようとするもので、消
耗電極（ワイヤ）の移行形態によらず低電流域から高電
流域まで正確に所望通りの極性時間比率を得られるよう
にアーク期間中における極性反転を可能として、溶接の
安定性を確実なものとした消耗電極式交流アーク溶接電
源を提供することを目的とする。The present invention is an attempt to solve the above-mentioned problems.The present invention aims to solve the above-mentioned problems by adjusting the arc period so that the desired polarity time ratio can be obtained accurately from the low current region to the high current region regardless of the transition form of the consumable electrode (wire). It is an object of the present invention to provide a consumable electrode type AC arc welding power source that enables polarity reversal inside the welding part and ensures welding stability.
［問題点を解決するための手段〕
このため、本発明の消耗電極式交流アーク溶接電源は、
直流電源と、同直流電源にリアクトルを介して接続され
それぞれフライホイールダイオードを並設された複数の
スイッチング素子のオンオフにより上記直流電源からの
直流電圧の極性を切り換えて交流電圧を消耗電極と母材
との間に供給するインバータ回路とをそなえ、充電用ダ
イオードと、同ダイオードに対し直列に接続されて上記
スイッチング素子の耐圧以下でアーク再点弧に必要な電
圧以上の電圧値を出力し充電用コンデンサを有する高電
圧回路とを設けて、上記のダイオードと高電圧回路とを
直列に接続して成る複合回路を上記インバータ回路に対
し並列に接続し、且つ４上記充電用ダイオードに対し並
列に接続される電力回生回路を上記高電圧回路に接続し
、上記の高電圧回路におけるコンデンサ電圧値に応じて
上記電力回生回路を通じての電力回生を制御する制御手
段を設けていることを特徴としている。[Means for solving the problem] Therefore, the consumable electrode type AC arc welding power source of the present invention has the following features:
The polarity of the DC voltage from the DC power supply is switched by turning on and off a DC power supply and a plurality of switching elements each connected to the DC power supply via a reactor and having flywheel diodes arranged in parallel, and the AC voltage is used to connect the consumable electrodes and the base material. and an inverter circuit that supplies power between the charging diode and the diode, which outputs a voltage value that is lower than the withstand voltage of the switching element and higher than the voltage required for arc re-ignition, and is connected in series to the charging diode. A high voltage circuit having a capacitor is provided, and a composite circuit formed by connecting the diode and the high voltage circuit in series is connected in parallel to the inverter circuit, and in parallel to the charging diode. The present invention is characterized in that a power regeneration circuit is connected to the high voltage circuit, and a control means is provided for controlling power regeneration through the power regeneration circuit in accordance with a capacitor voltage value in the high voltage circuit.
［作 用］
上述の本発明の消耗電極式交流アーク溶接電源では、イ
ンバータ回路による極性切換時には、リアクトルによる
放出エネルギが、充電用ダイオードを介し充電用コンデ
ンサにより吸収され、上記各スイッチング素子の耐圧以
下でアーク再点弧に必要な電圧以上の電圧値にクランプ
され上記電圧値が消耗電極と母材間に印加されるので、
アーク期間中における安定した極性反転が可能となる。[Function] In the consumable electrode type AC arc welding power source of the present invention described above, when the polarity is switched by the inverter circuit, the energy emitted by the reactor is absorbed by the charging capacitor via the charging diode, and the voltage is lower than the withstand voltage of each of the switching elements. The voltage is clamped to a voltage value higher than the voltage required for arc re-ignition, and the above voltage value is applied between the consumable electrode and the base metal.
Stable polarity reversal is possible during the arc period.
また、制御手段により電力回生回路を通じての電力回生
を制御することで、上記充電用コンデンサの電圧値に応
じて、同コンデンサに吸収されたエネルギが、アーク負
荷に回生され、エネルギの有効利用を実現できる。In addition, by controlling power regeneration through the power regeneration circuit using the control means, the energy absorbed by the charging capacitor is regenerated to the arc load according to the voltage value of the charging capacitor, realizing effective energy use. can.
［発明の実施例］
以下、図面により本発明の一実施例としての消耗電極式
交流アーク溶接電源を説明すると、第１図はその回路図
であり、この第１図において、１は直流電源、２は消耗
電極式アーク溶接機における消耗電極、３は母材である
。[Embodiments of the Invention] Hereinafter, a consumable electrode type AC arc welding power source as an embodiment of the present invention will be explained with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram thereof, and in this FIG. 1, 1 is a DC power source; 2 is a consumable electrode in a consumable electrode type arc welding machine, and 3 is a base material.
また、４はフルブリッジ型インバータ回路であり、この
インバータ回路４は、直流電源１にリアクトル５を介し
て接続され、それぞれフライホイールダイオードＤ１〜
Ｄ４を並設された複数（本実施例では４個）のスイッチ
ング素子としてのパワートランジスタＱ１〜Ｑ４から構
成されて、各パワートランジスタＱ１〜Ｑ４のオンオフ
により直流電源１からの直流電圧の極性を切り換えて、
交流電圧を、消耗電極２と母材３との間に供給するもの
である。Further, 4 is a full bridge type inverter circuit, and this inverter circuit 4 is connected to the DC power supply 1 via a reactor 5, and has flywheel diodes D1 to D1, respectively.
It is composed of power transistors Q1 to Q4 as switching elements, in which a plurality of power transistors Q1 to Q4 are arranged in parallel (four in this embodiment), and the polarity of the DC voltage from the DC power supply 1 is switched by turning on and off each power transistor Q1 to Q4. hand,
AC voltage is supplied between the consumable electrode 2 and the base material 3.
０１０、Ｄ３０は充電用ダイオードで、パワートランジ
スタＱ１〜Ｑ４のうち直流電源１の正極側に接続される
パワートランジスタＱｌ、Ｑ３に接続されている。７は
高電圧回路であり、この高電圧回路７は、充電用コンデ
ンサＣｏｔ電圧検出器８．ダイオードブリッジ９および
昇圧トランス１０をそなえて構成されている。そして、
上記充電用コンデンサＣ０は、充電用ダイオードＤＩＯ
およびＤ３０に直列に接続されている。このコンデンサ
Ｃ０の電圧は、電源投入時にアーク再生に必要な再点弧
基準電圧（ＥＯ）まで充電されるようになっている。010 and D30 are charging diodes, which are connected to power transistors Ql and Q3 connected to the positive electrode side of the DC power supply 1 among the power transistors Q1 to Q4. 7 is a high voltage circuit, and this high voltage circuit 7 includes a charging capacitor Cot voltage detector 8. It is configured with a diode bridge 9 and a step-up transformer 10. and,
The above charging capacitor C0 is a charging diode DIO
and D30 in series. The voltage of this capacitor C0 is charged to a restriking reference voltage (EO) necessary for arc regeneration when the power is turned on.
そして、上述のように構成された高電圧回路７と充電用
ダイオードＤＩＯ，Ｄ３０とを直列に接続して成る複合
回路が、インバータ回路４に対し並列に接続されている
。A composite circuit formed by connecting the high voltage circuit 7 configured as described above and the charging diodes DIO and D30 in series is connected in parallel to the inverter circuit 4.
また、本実施例では、インバータ回路４において、パワ
ートランジスタＱ１〜Ｑ４のそれぞれには、ダイオード
Ｄｌｌ、Ｄ２１．Ｄ３１．Ｄ４１およびコンデンサ０１
〜Ｃ４が接続され、各コンデンサ０１〜Ｃ４は、その一
端を抵抗Ｒ１〜Ｒ４を介して充電用コンデンサＣ０の一
端に接続されるとともに、他端を直接充電用コンデンサ
ＣＩ、の他端に接続されており、これらのコンデンサ０
１〜Ｃ４の電圧は、充電用コンデンサＣ０の電圧と同等
となっている。In this embodiment, in the inverter circuit 4, each of the power transistors Q1 to Q4 includes diodes Dll, D21 . D31. D41 and capacitor 01
~C4 are connected, and each capacitor 01~C4 has one end connected to one end of the charging capacitor C0 via the resistors R1~R4, and the other end directly connected to the other end of the charging capacitor CI. and these capacitors are 0
The voltages of 1 to C4 are equivalent to the voltage of the charging capacitor C0.
さらに、本実施例では、回生用トランジスタ１２、リア
クトル１３およびダイオード１４から成る電力回生回路
１５が、充電用コンデンサＣ０に直列に、且つ、充電用
ダイオードＤ１０゜Ｄ３０に並列に接続されている。ま
た、制御手段としての制御回路１１が、電圧検出器８と
電力回生回路１５におけるトランジスタ１２との間に設
けられており、この制御回路１１は、電圧検出器８から
のコンデンサＣ０の電圧値Ｅに応じて、トランジスタ８
をオンオフ制御するごとによって、電力回生回路１５を
通じてコンデンサＣ０の電圧上昇分をアーク負荷に回生
制御するものである。Furthermore, in this embodiment, a power regeneration circuit 15 including a regeneration transistor 12, a reactor 13, and a diode 14 is connected in series to the charging capacitor C0 and in parallel to the charging diodes D10 to D30. Further, a control circuit 11 as a control means is provided between the voltage detector 8 and the transistor 12 in the power regeneration circuit 15. depending on transistor 8
Each time the on/off control is performed, the voltage increase of the capacitor C0 is regenerated to the arc load through the power regeneration circuit 15.
なお、１６はりアクドル１３のフライホイールダイオー
ドであり、コンデンサＣ，，トランジスタ１２に並列に
接続されている。Note that 16 is a flywheel diode of the axle 13, and is connected in parallel to the capacitor C and the transistor 12.
次に、上述のごとく構成される本実施例の消耗電極式交
流アーク溶接電源の動作について第２図（ａ）〜（ｅ）
を参照して説明する。Next, the operation of the consumable electrode type AC arc welding power source of this embodiment configured as described above will be explained as shown in Figs. 2(a) to (e).
Explain with reference to.
今、トランジスタＱｌ、Ｑ４がオン状態にあり、トラン
ジスタＱ２．Ｑ３がオフ状態にあるとすると、直流電源
１から供給される電流は、トランジスタロ１→ケーブル
インダクタンス６→消耗電極２→母材３→トランジスタ
Ｑ４→リアクトル５→直流電源１の順に流れて、消耗電
極２（ワイヤ）側が正極で母材３側が負極の逆極性溶接
が行なわれる。逆に、トランジスタＱ２．Ｑ３がオン状
態にあり、トランジスタＱｌ、Ｑ４がオフ状態にあると
すると、直流電源１から供給される電流は、トランジス
タＱ３→母材３→消耗電極２→ケーブルインダクタンス
６→トランジスタＱ２→リアクトル５→直流電源１の順
に流れて、母材３側が正極で消耗電極２（ワイヤ）側が
負極の正極性溶接が行なわれる。従って、各トランジス
タＱｌ、Ｑ４とＱ２．Ｑ３とを図示しない制御回路によ
り交互にオンオフ制御することにより、直流電源１から
の直流電圧の極性が切り換えられ、交流アーク溶接を行
なうことができる。Now, transistors Ql and Q4 are in the on state, and transistors Q2. Assuming that Q3 is in the off state, the current supplied from the DC power supply 1 flows in the order of transistor resistance 1 → cable inductance 6 → consumable electrode 2 → base material 3 → transistor Q4 → reactor 5 → DC power supply 1, and is consumed. Reverse polarity welding is performed in which the electrode 2 (wire) side is a positive electrode and the base metal 3 side is a negative electrode. Conversely, transistor Q2. Assuming that Q3 is in the on state and transistors Ql and Q4 are in the off state, the current supplied from the DC power supply 1 is as follows: transistor Q3 → base material 3 → consumable electrode 2 → cable inductance 6 → transistor Q2 → reactor 5 → The current flows in the order of the DC power source 1, and positive polarity welding is performed with the positive electrode on the base metal 3 side and the negative electrode on the consumable electrode 2 (wire) side. Therefore, each transistor Ql, Q4 and Q2 . By alternately controlling Q3 on and off by a control circuit (not shown), the polarity of the DC voltage from the DC power source 1 can be switched, and AC arc welding can be performed.
ここで、極性切換時に注目し、第２図（ａ）、（ｂ）に
示すように、時刻ｔ１に、トランジスタＱ １ 。Here, paying attention to the polarity switching, as shown in FIGS. 2(a) and 2(b), at time t1, the transistor Q 1 is switched on.
Ｑ４がオンで且つトランジスタＱ２．Ｑ３がオフの状態
から、トランジスタＱ２．Ｑ３がオンで且つトランジス
タＱｌ、Ｑ４がオフの状態に切り換えたとすると、リア
クトル５の放出エネルギが。Q4 is on and transistor Q2. From the state where Q3 is off, transistors Q2. Assuming that Q3 is on and transistors Ql and Q4 are off, the energy released by reactor 5 is:
直流型ｇ１→充電用ダイオードＤ３０及びＤＩＯ→充電
用コンデンサＣ０→リアクトル５に流れて。Direct current type g1 → Charging diode D30 and DIO → Charging capacitor C0 → Flowing to reactor 5.
充電用コンデンサＣＩ、に充電される。一方、ケーブル
の幾何学的形状から生じるケーブルインダクタンス６は
、消耗電極２から母材３の方向へ電流を続流させようと
する。The charging capacitor CI is charged. On the other hand, the cable inductance 6 resulting from the cable geometry tends to follow the current from the consumable electrode 2 in the direction of the base material 3.
ケーブルインダクタンス６の放出エネルギは、ケーブル
インダクタンス６→消耗電極２→母材３→フライホイー
ルダイオードＤ３→充電用ダイオードＤ３０およびＤＩ
Ｏ→充電用コンデンサＣ。The energy released by the cable inductance 6 is as follows: cable inductance 6 → consumable electrode 2 → base material 3 → flywheel diode D3 → charging diode D30 and DI
O→Charging capacitor C.
→フライホイールダイオードＤ２→ケーブルインダクタ
ンス６の方向に流れて、充電用コンデンサＣ０に充電さ
れる。これにより、インバータ回路４のＡ Ｂ ｒｔｎ
電圧が充電用コンデンサＣ０の電圧と等しくなり、トラ
ンジスタＱｌ、Ｑ４に生じるサージ電圧が制限され、ト
ランジスタＱｌ、Ｑ４の破壊が防止される。It flows in the direction of → flywheel diode D2 → cable inductance 6, and is charged to the charging capacitor C0. As a result, A B rtn of the inverter circuit 4
The voltage becomes equal to the voltage of the charging capacitor C0, the surge voltage generated in the transistors Ql and Q4 is limited, and the destruction of the transistors Ql and Q4 is prevented.
また、本実施例では、インバータ回路４内の線路インダ
クタンスの放出エネルギを吸収するために、各トランジ
スタＱ１〜Ｑ４の近傍に小容量のコンデンサ６１〜Ｃ４
およびダイオードＤ １．１〜Ｄ４１をそれぞれ接続し
ているが、このとき、充電用コンデンサＣ８およびコン
デンサＣ１，Ｃ４の電圧は、再点弧基準電圧よりも放出
エネルギの充電分だけ多少上昇している６
以上のように、消耗電極２から母材３に流れるケーブル
インダクタンス６による電流は、充電用コンデンサＣ０
およびコンデンサＣ１，Ｃ４で吸収され、第２図（Ｑ）
に示すように、時刻ｔ２で０アンペア（Ａ）になり、消
耗電極２と母材３との間のアークが消滅する。このとき
、リアクトル５のエネルギ放出はまだ完了していないた
め、消耗電極２側が負極で母材３側が正極となる極性の
電圧が瞬時に印加される。この印加電圧は、コンデンサ
Ｃ６およびＣ１，Ｃ４の電圧と等しい。つまり。In addition, in this embodiment, in order to absorb the energy released by the line inductance in the inverter circuit 4, small capacitors 61 to C4 are installed near each of the transistors Q1 to Q4.
and diodes D1.1 to D41 are connected respectively, but at this time, the voltages of charging capacitor C8 and capacitors C1 and C4 are slightly higher than the restriking reference voltage by the amount of charge of released energy. 6 As described above, the current flowing from the consumable electrode 2 to the base material 3 due to the cable inductance 6 is caused by the charging capacitor C0
and absorbed by capacitors C1 and C4, Fig. 2 (Q)
As shown in FIG. 2, the current becomes 0 ampere (A) at time t2, and the arc between the consumable electrode 2 and the base material 3 disappears. At this time, since energy release from the reactor 5 has not yet been completed, a voltage with a polarity such that the consumable electrode 2 side is a negative electrode and the base material 3 side is a positive electrode is instantaneously applied. This applied voltage is equal to the voltage of capacitor C6 and C1, C4. In other words.
アーク消滅後、コンデンサＣ，およびＣ１，Ｃ４の再点
弧基＄電圧Ｅ０にほぼ近い値の電圧値が消耗電極２と母
材３との間に瞬時に印加されることで、アークが再生す
るのである。その後は、直流電源１からの電流は、トラ
ンジスタＱ３→母材３→消耗電極２→ケーブルインダク
タンス６→トランジスタＱ２→リアクトル５→直流電源
１の順に流れて、正極性溶接が行なわれる。After the arc is extinguished, a voltage value approximately close to the restriking base voltage E0 of the capacitors C, C1, and C4 is instantaneously applied between the consumable electrode 2 and the base material 3, thereby regenerating the arc. It is. Thereafter, the current from the DC power supply 1 flows in the order of transistor Q3 → base material 3 → consumable electrode 2 → cable inductance 6 → transistor Q2 → reactor 5 → DC power supply 1, and positive polarity welding is performed.
一方、本実施例では、充電用コンデンサＣ０に充電され
たりアクドル５およびケーブルインダクタンス６の放出
エネルギは、電力回生回路１５を通じてアーク負荷に回
生じて消費され、第２図（ｅ）に示すように、このコン
デンサＣＩ、の電圧Ｅが、次の極性切換時までに再点弧
基準電圧Ｅ。となるようにする。On the other hand, in this embodiment, the energy charged in the charging capacitor C0 and released from the accelerator 5 and the cable inductance 6 is recycled to the arc load through the power regeneration circuit 15 and consumed, as shown in FIG. 2(e). , the voltage E of this capacitor CI becomes the restriking reference voltage E by the time of the next polarity switching. Make it so that
つまり、充電用コンデンサＣ，の電圧Ｅは電圧検出器８
で検出されていて、このコンデンサＣ。In other words, the voltage E of the charging capacitor C is detected by the voltage detector 8.
and this capacitor C.
の電圧Ｅが放出エネルギを吸収して再点弧基準電圧Ｅ６
からある一定値だけ上昇したことが電圧検出器８により
検出されると、制御回路１１により、トランジスタ１２
がオン状態にされる。従って、アークが再生すると、コ
ンデンサＣ８から放電電流が、トランジスタ１２→リア
クトル１３→ダイオード１４→トランジスタＱ３→母材
３→消耗電極２→ケーブルインダクタンス６→トランジ
スタＱ２→コンデンサＣ８の順に流れる。このとき、ア
ーク負荷に過大な電流が流れないようにリアクトル１２
を介して電流を制限している。The voltage E absorbs the emitted energy and becomes the restriking reference voltage E6.
When the voltage detector 8 detects that the voltage has increased by a certain value, the control circuit 11 causes the transistor 12 to
is turned on. Therefore, when the arc is regenerated, a discharge current flows from the capacitor C8 in the order of transistor 12 → reactor 13 → diode 14 → transistor Q3 → base material 3 → consumable electrode 2 → cable inductance 6 → transistor Q2 → capacitor C8. At this time, the reactor 12 is installed to prevent excessive current from flowing into the arc load.
The current is limited through.
このようにして、コンデンサＣ０の電圧Ｅが再点弧基準
電圧Ｅ０になるまでコンデンサＣ０を放電した後、トラ
ンジスタ１２をオフ状態として電力回生制御を終了する
ようにしている。この後、リアクトル１３の放出エネル
ギが、ダイオード１４→トランジスタＱ３→母材３→消
耗電極２→ケーブルインダクタンス６→トランジスタＱ
２→ダイオード１６の順に流れる。In this way, after the capacitor C0 is discharged until the voltage E of the capacitor C0 reaches the restriking reference voltage E0, the transistor 12 is turned off and power regeneration control is ended. After this, the energy released from the reactor 13 is transferred to the diode 14 → transistor Q3 → base material 3 → consumable electrode 2 → cable inductance 6 → transistor Q
The current flows in the order of 2→diode 16.
これにより、コンデンサＣ６の電圧Ｅは、第２図（ｅ）
に示すように、時刻ｔ□後、リアクトル５およびケーブ
ルインダクタンス６の放出エネルギの充電により多少増
加するが、この６の放出エネルギによる増加分のみが電
力回生回路１５によりアーク負荷に回生されて消費され
、再点弧基準電圧Ｅ０に維持されている。また、コンデ
ンサＣ１゜Ｃ４の電圧は、それぞれ抵抗Ｒ１，Ｒ４を通
してコンデンサＣ０に流れ込む電流により低下し、再点
弧基準電圧にほぼ維持される。As a result, the voltage E of the capacitor C6 is as shown in Fig. 2(e).
As shown in , after time t□, there is a slight increase due to charging of the energy released from the reactor 5 and the cable inductance 6, but only the increase due to the energy released from the reactor 5 and the cable inductance 6 is regenerated to the arc load by the power regeneration circuit 15 and consumed. , is maintained at the restriking reference voltage E0. Further, the voltages of capacitors C1 and C4 are reduced by the current flowing into capacitor C0 through resistors R1 and R4, respectively, and are maintained approximately at the restriking reference voltage.
なお、第２図（ｃ）は消耗電極２と母材３との間の溶接
電圧を示すグラフである。Note that FIG. 2(c) is a graph showing the welding voltage between the consumable electrode 2 and the base material 3.
以上、逆極性溶接から正極性溶接への極性反転について
説明したが、正極性溶接から逆極性溶接への極性反転（
即ち、トランジスタＱ２．Ｑ３がオンで且つトランジス
タＱｌ、Ｑ４がオフの状態から、トランジスタＱｌ、Ｑ
４がオンで且つトランジスタＱ２．Ｑ３がオフの状態に
切り換える場合）も、上述の場合と同様に、アークが容
易に再生され円滑な交流アーク溶接が行なわれる。Above we have explained polarity reversal from reverse polarity welding to positive polarity welding, but polarity reversal from positive polarity welding to reverse polarity welding (
That is, transistor Q2. From the state where Q3 is on and the transistors Ql and Q4 are off, the transistors Ql and Q
4 is on and transistor Q2. Similarly to the case described above, the arc is easily regenerated and smooth AC arc welding is performed when Q3 is switched to the OFF state.
なお、交流アーク溶接を行なう場合の再点弧電圧として
正極性から逆極性に切り換えるときに大きな電圧が必要
となるが、本実施例の溶接電源による実験では、再点弧
基準電圧を、Ａｒ８０％。In addition, when performing AC arc welding, a large voltage is required as the restriking voltage when switching from positive polarity to reverse polarity, but in the experiment using the welding power source of this example, the restriking reference voltage was set to Ar80%. .
Ｃ０，２０％のＭＡＧ溶接の時は２００ボルト（Ｖ）以
上、ＣＯ□溶接の時は４００ｖ以上とすれば、アーク再
生が容易となり、アーク切れの無い円滑な交流アーク溶
接を行なうことができた。By setting the voltage to 200 volts (V) or higher for CO20% MAG welding and 400 V or higher for CO□ welding, arc regeneration becomes easy and smooth AC arc welding without arc breakage can be performed. .
このように、本実施例によれば、極性切換時にインバー
タ回路４におけるパワートランジスタＱ１〜Ｑ４を保護
しつつ、極性反転時には瞬時に数百ボルトの再点弧可能
な電圧が消耗電極２と母材３との間に印加されるため、
従来のように極性切換が短絡期間のみに制約されること
なく、アーク期間中における極性反転を安定して容易に
行なえるようになる。In this way, according to the present embodiment, while protecting the power transistors Q1 to Q4 in the inverter circuit 4 during polarity switching, a voltage that can instantly re-ignite several hundred volts is applied to the consumable electrode 2 and the base material when the polarity is reversed. Since it is applied between 3 and
The polarity switching is not restricted to only the short circuit period as in the past, and polarity reversal during the arcing period can be performed stably and easily.
また、リアクトル５の放出エネルギをアーク再点弧に利
用することで、溶接電流を供給するための直流電源１の
無負荷電圧が特に高いものである必要がなくなり、小出
力の高電圧電源を用意すればよい。In addition, by using the energy released from the reactor 5 for arc re-ignition, the no-load voltage of the DC power supply 1 for supplying the welding current does not need to be particularly high, and a small-output high-voltage power supply is prepared. do it.
さらに、極性切換時、に生じるリアクトル５およびケー
ブルインダクタンス６の放出エネルギを電力回生回路１
５によりアーク負荷に回生できるようになり、スイッチ
ングによるエネルギ消費を抑制でき、エネルギロスの少
ない効率的な溶接電源を提供することができる。Furthermore, when the polarity is switched, the energy released by the reactor 5 and cable inductance 6 is transferred to the power regeneration circuit 1.
5 enables regeneration to the arc load, suppresses energy consumption due to switching, and provides an efficient welding power source with little energy loss.
これによって、消耗電極式交流アーク溶接において、低
電流域から高電流域までの広範囲の電流域に亘り、消耗
電極２の移行形態によらず所望通りの極性時間比率を正
確に得ることが可能となり、ガスメタルアーク溶接の適
用範囲が大幅に広がる利点もある。As a result, in consumable electrode AC arc welding, it is possible to accurately obtain the desired polarity time ratio over a wide current range from low current to high current, regardless of the transition form of the consumable electrode 2. , there is also the advantage that the scope of application of gas metal arc welding is greatly expanded.
［発明の効果コ
以上詳述したように、本発明の消耗電極式交流アーク溶
接電源によれば、インバータ回路による極性切換時には
、リアクトルによる放出エネルギが、充電用ダイオード
を介し充電用コンデンサにより吸収されるとともに、極
性反転時には、各スイッチング素子の耐圧以下でアーク
再点弧に必要な電圧以上の電圧値にクランプされるよう
に構成されているので、スイッチング素子を保護しつつ
、瞬時に再点弧可能な電圧を消耗電極と母材との間に印
加できるのであり、アーク期間中における極性反転を安
定して容易に行なえるようになって、従来に比し、溶接
の安定性を高めることができる上、溶接作業の能率を向
上させることができる。[Effects of the Invention] As detailed above, according to the consumable electrode type AC arc welding power source of the present invention, when polarity is switched by the inverter circuit, the energy released by the reactor is absorbed by the charging capacitor via the charging diode. At the same time, when the polarity is reversed, the structure is configured so that the voltage is clamped to a voltage value that is lower than the withstand voltage of each switching element and higher than the voltage required for arc re-ignition, so it can instantaneously re-ignite while protecting the switching elements. This makes it possible to apply as much voltage as possible between the consumable electrode and the base metal, making it possible to stably and easily reverse the polarity during the arcing period, thereby increasing welding stability compared to conventional methods. In addition, it is possible to improve the efficiency of welding work.
また、リアクトルの放出エネルギをアーク再点弧に利用
することができ、溶接電流を供給するための直流電源の
無負荷電圧が特に高いものである必要がなくなるため、
小出力の高電圧電源を用意すればよい。In addition, the energy released by the reactor can be used for arc re-ignition, and the no-load voltage of the DC power supply for supplying welding current does not need to be particularly high.
All you need to do is prepare a low-output, high-voltage power supply.
さらに、本発明の溶接電源では、極性切換時に生じるリ
アクトルの放出エネルギを電力回生回路によりアーク負
荷に回生できるようになり、スイッチングによるエネル
ギ消費を抑制でき、エネルギロスの少なくしてエネルギ
の有効利用を実現できるのである。Furthermore, in the welding power source of the present invention, the energy emitted from the reactor that occurs during polarity switching can be regenerated into the arc load by the power regeneration circuit, which suppresses energy consumption due to switching, reduces energy loss, and makes effective use of energy. It can be achieved.
従い、消耗電極式交流アーク溶接において、低電流域か
ら高電流域までの広範囲の電流域に亘り、消耗電極の移
行形態によらず所望通りの極性時間比率を正確に得るこ
とが可能となり、ガスメタルアーク溶接の適用範囲が大
幅に広がる効果がある。Therefore, in consumable electrode AC arc welding, it is possible to accurately obtain the desired polarity time ratio over a wide current range from low current to high current, regardless of the transition form of the consumable electrode. This has the effect of greatly expanding the scope of application of metal arc welding.
第１図は本発明の一実施例としての消耗電極式交流アー
ク溶接電源を示す回路図、第２図（ａ）〜（ｅ）はいず
れも上記実施例を説明するためのもので、第２図（ａ）
、（ｂ）はそのスイッチング素子のタイミングチャート
、第２図（Ｑ）、（ｄ）はそれぞれその消耗電極と母材
との間の溶接電流および溶接電圧を示すグラフ、第２図
（ｅ）はその充電用コンデンサの電圧を示すグラフであ
る。
図において、１−直流電源、２−消耗電極、３−母材、
４−フルブリッジ型インバータ回路、５−リアクトル、
７−高電圧回路、１１・−制御手段としての制御回路、
１５−電力回生回路、Ｃ，−充電用コンデンサ、Ｄ１〜
Ｄ４−フライホイールダイオード、ＤＩＯ，Ｄ３０−充
電用ダイオード、Ｑ１〜Ｑ４−スイッチング素子として
のパワートランジスタ。FIG. 1 is a circuit diagram showing a consumable electrode type AC arc welding power source as an embodiment of the present invention, and FIGS. 2(a) to 2(e) are for explaining the above embodiment. Diagram (a)
, (b) is a timing chart of the switching element, FIGS. 2(Q) and (d) are graphs showing the welding current and welding voltage between the consumable electrode and the base metal, respectively, and FIG. 2(e) is a graph showing the welding current and welding voltage between the consumable electrode and the base metal. It is a graph showing the voltage of the charging capacitor. In the figure, 1 - DC power supply, 2 - consumable electrode, 3 - base material,
4-Full bridge inverter circuit, 5-Reactor,
7-High voltage circuit, 11.-Control circuit as control means,
15-Power regeneration circuit, C,-Charging capacitor, D1~
D4-flywheel diode, DIO, D30-charging diode, Q1-Q4-power transistor as switching element.
Claims (1)
れそれぞれフライホィールダイオードを並設された複数
のスイッチング素子のオンオフにより上記直流電源から
の直流電圧の極性を切り換えて交流電圧を消耗電極と、
母材との間に供給するインバータ回路とをそなえ、充電
用ダイオードと、同ダイオードに対し直列に接続されて
上記スイッチング素子の耐圧以下でアーク再点弧に必要
な電圧以上の電圧値を出力し充電用コンデンサを有する
高電圧回路とが設けられて、上記のダイオードと高電圧
回路とを直列に接続して成る複合回路が上記インバータ
回路に対し並列に接続され、且つ、上記充電用ダイオー
ドに対し並列に接続される電力回生回路が上記高電圧回
路に接続され、上記の高電圧回路におけるコンデンサ電
圧値に応じて上記電力回生回路を通じての電力回生を制
御する制御手段が設けられたことを特徴とする消耗電極
式交流アーク溶接電源。Switching the polarity of the DC voltage from the DC power supply by turning on and off a DC power supply and a plurality of switching elements each connected to the DC power supply via a reactor and having flywheel diodes arranged in parallel, and converting the AC voltage into a consumable electrode;
It is equipped with an inverter circuit that supplies power between the base metal and a charging diode, which is connected in series to the diode and outputs a voltage value that is less than the withstand voltage of the switching element and more than the voltage required for arc re-ignition. a high voltage circuit having a charging capacitor; a composite circuit formed by connecting the diode and the high voltage circuit in series; connected in parallel to the inverter circuit; A power regeneration circuit connected in parallel is connected to the high voltage circuit, and a control means is provided for controlling power regeneration through the power regeneration circuit according to a capacitor voltage value in the high voltage circuit. A consumable electrode type AC arc welding power source.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11355287A JPS63281774A (en) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | Consumable electrode type ac arc welding source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11355287A JPS63281774A (en) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | Consumable electrode type ac arc welding source |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63281774A true JPS63281774A (en) | 1988-11-18 |
Family
ID=14615186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11355287A Pending JPS63281774A (en) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | Consumable electrode type ac arc welding source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63281774A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012164833A1 (en) * | 2011-06-03 | 2012-12-06 | パナソニック株式会社 | Arc welding control method and arc welding device |
-
1987
- 1987-05-12 JP JP11355287A patent/JPS63281774A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012164833A1 (en) * | 2011-06-03 | 2012-12-06 | パナソニック株式会社 | Arc welding control method and arc welding device |
| CN102933343A (en) * | 2011-06-03 | 2013-02-13 | 松下电器产业株式会社 | Arc welding control method and arc welding device |
| JP5408364B2 (en) * | 2011-06-03 | 2014-02-05 | パナソニック株式会社 | Arc welding control method and arc welding apparatus |
| US9114472B2 (en) | 2011-06-03 | 2015-08-25 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Arc welding control method and arc welding apparatus |
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