JP2018187645A - Welding power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交流アーク溶接のための溶接電源装置に関する。 The present invention relates to a welding power source apparatus for AC arc welding.
交流アーク溶接においては、出力電流の極性が切り換わるときにアーク切れが起こりやすい。アーク切れを抑制するために、出力電流の極性が切り換わるタイミングで高電圧(再点弧電圧)を印加する溶接電源装置が知られている。このような溶接電源装置の一例が、特許文献1に開示されている。
In AC arc welding, arc breakage is likely to occur when the polarity of the output current is switched. In order to suppress the arc break, a welding power supply apparatus that applies a high voltage (re-ignition voltage) at a timing at which the polarity of the output current switches is known. An example of such a welding power source apparatus is disclosed in
図10は、従来の溶接電源装置を備えた溶接システムの一例を示す図である。図10に示す溶接システムは、溶接トーチBと、溶接トーチBに電力を供給する溶接電源装置A100とを備えている。溶接電源装置A100は、商用電源Dからの交流電力を直流電力に変換してインバータ回路7に入力し、インバータ回路7によって交流電力に変換して出力する。電圧重畳回路600は、インバータ回路7の出力電流の極性が切り換わるときに、再点弧電圧を重畳する。電圧重畳回路600は、再点弧コンデンサ62、充電回路63および放電回路64を備えている。充電回路63は、再点弧コンデンサ62を所定の電圧まで充電する。放電回路64は、再点弧コンデンサ62に充電された再点弧電圧を放電して、インバータ回路7の出力に重畳する。充電回路63および放電回路64は、制御回路800によって制御される。溶接電源装置A100においては、インバータ回路7の出力電流の極性が切り換わるときに再点弧電圧が重畳されるので、アーク切れの発生が抑制される。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a welding system provided with a conventional welding power source device. The welding system shown in FIG. 10 includes a welding torch B and a welding power source device A100 that supplies electric power to the welding torch B. The welding power supply device A100 converts AC power from the commercial power source D into DC power, inputs the DC power to the
しかしながら、溶接電源装置A100において、使用環境や使用状態によっては、アーク切れ抑制の効果に差がある場合があった。例えば、出力電流が小さい場合には、アーク切れ抑制の効果が小さく、アーク切れが発生することがある。また、被加工物Wの材質や厚さ、溶接時に使用する溶接ガスの種類や流量、溶接トーチBの種類などによっては、アーク切れ抑制の効果が小さい場合がある。 However, in the welding power source apparatus A100, there is a case where there is a difference in the effect of suppressing the arc break depending on the use environment or use state. For example, when the output current is small, the effect of suppressing arc breakage is small, and arc breakage may occur. Further, depending on the material and thickness of the workpiece W, the type and flow rate of the welding gas used during welding, the type of the welding torch B, and the like, the effect of suppressing arc breakage may be small.
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、アーク切れの発生をより抑制できる溶接電源装置を提供することを目的としている。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and an object of the present invention is to provide a welding power supply apparatus that can further suppress the occurrence of arc breakage.
本発明の第1の側面によって提供される溶接電源装置は、直流電力を交流電力に変換して溶接負荷に出力するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力電流の極性が切り換わるときに、前記溶接負荷への出力に再点弧電圧を重畳する電圧重畳回路とを備えており、前記電圧重畳回路は、前記再点弧電圧を充電される再点弧コンデンサと、前記再点弧コンデンサに前記再点弧電圧を充電する充電回路と、前記再点弧コンデンサに充電された前記再点弧電圧を放電する放電回路とを備えており、前記再点弧電圧の目標電圧は可変であり、前記充電回路は、前記再点弧電圧が前記目標電圧になるまで充電を行うことを特徴とする。この構成によると、充電回路は、再点弧電圧が目標電圧になるまで充電を行う。目標電圧は可変であり、溶接電源装置の使用環境や使用状態に応じて、変更することができる。アーク切れ抑制の効果が小さくなる状況では、目標電圧を高くして、再点弧コンデンサに充電される再点弧電圧を高くしておけば、重畳する再点弧電圧を高くすることができる。これにより、アーク切れの発生をより抑制することができる。 The welding power supply apparatus provided by the first aspect of the present invention includes: an inverter circuit that converts DC power to AC power and outputs the AC power to a welding load; and the polarity of the output current of the inverter circuit is switched. A voltage superimposing circuit for superimposing a re-ignition voltage on an output to a load, the voltage superimposing circuit being charged with the re-ignition voltage; and A charging circuit for charging an ignition voltage; and a discharge circuit for discharging the re-ignition voltage charged in the re-ignition capacitor, wherein a target voltage of the re-ignition voltage is variable, and the charging The circuit is charged until the re-ignition voltage reaches the target voltage. According to this configuration, the charging circuit performs charging until the re-ignition voltage reaches the target voltage. The target voltage is variable and can be changed according to the use environment and use state of the welding power supply device. In a situation where the effect of suppressing the arc break is small, the superimposed re-ignition voltage can be increased by increasing the target voltage and increasing the re-ignition voltage charged in the re-ignition capacitor. Thereby, generation | occurrence | production of an arc break can be suppressed more.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接電源装置は、前記インバータ回路の出力電流を目標電流に制御する制御回路をさらに備えており、前記制御回路は、前記目標電流に応じて、対応する前記目標電圧を設定する目標電圧設定部を備えている。この構成によると、目標電流に対応する目標電圧を設定することができる。目標電流が小さくなるほど目標電圧が高くなるように設定することで、目標電流が小さくて出力電流が小さくなっている場合に、より高い再点弧電圧を充電して放電することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the welding power supply device further includes a control circuit that controls the output current of the inverter circuit to a target current, and the control circuit corresponds to the target current. A target voltage setting unit for setting the target voltage is provided. According to this configuration, the target voltage corresponding to the target current can be set. By setting the target voltage to be higher as the target current is smaller, when the target current is smaller and the output current is smaller, a higher re-ignition voltage can be charged and discharged.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接電源装置は、前記インバータ回路の出力電流を目標電流に制御する制御回路をさらに備えており、前記制御回路は、前記出力電流に応じて、対応する前記目標電圧を設定する目標電圧設定部を備えている。この構成によると、出力電流に対応する目標電圧を設定することができる。出力電流が小さくなるほど目標電圧が高くなるように設定することで、出力電流が小さくなっている場合に、より高い再点弧電圧を充電して放電することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the welding power supply device further includes a control circuit that controls the output current of the inverter circuit to a target current, and the control circuit corresponds to the output current. A target voltage setting unit for setting the target voltage is provided. According to this configuration, the target voltage corresponding to the output current can be set. By setting the target voltage to be higher as the output current becomes smaller, a higher re-ignition voltage can be charged and discharged when the output current is smaller.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御回路は、前記目標電流または前記出力電流に応じて、対応する放電時間を設定する放電時間設定部を備えており、前記放電回路は、設定された前記放電時間の間、前記再点弧電圧を放電する。この構成によると、目標電流または出力電流に応じて放電時間を変化させることができる。目標電流または出力電流が小さくなるほど放電時間が長くなるように設定することで、出力電流が小さくなっている場合に、より長い時間、再点弧電圧を放電することができる。したがって、アーク切れの発生をさらに抑制することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the control circuit includes a discharge time setting unit that sets a corresponding discharge time according to the target current or the output current, and the discharge circuit is set The re-ignition voltage is discharged during the discharge time. According to this configuration, the discharge time can be changed according to the target current or the output current. By setting the discharge time to be longer as the target current or the output current is smaller, the re-ignition voltage can be discharged for a longer time when the output current is smaller. Therefore, the occurrence of arc break can be further suppressed.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接電源装置は、アーク切れを検出する検出部と、前記検出部がアーク切れを検出した場合、前記目標電圧を増加させる目標電圧変更部とをさらに備えている。この構成によると、アーク切れが発生した場合に目標電圧を増加させることができる。これにより、アーク切れに対する耐性を自動的に向上させることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the welding power source apparatus further includes a detection unit that detects an arc break and a target voltage change unit that increases the target voltage when the detection unit detects an arc break. ing. According to this configuration, the target voltage can be increased when an arc break occurs. Thereby, the tolerance with respect to an arc break can be improved automatically.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記検出部は、前記インバータ回路の出力電流を検出する電流センサを備えており、前記電流センサが検出した電流値に基づいて、アーク切れを検出する。この構成によると、適切にアーク切れを検出することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the detection unit includes a current sensor that detects an output current of the inverter circuit, and detects an arc break based on a current value detected by the current sensor. According to this configuration, it is possible to appropriately detect an arc break.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記電圧重畳回路は、前記溶接負荷の被加工物に出力する電流が正から負に切り換わるときにのみ、前記再点弧電圧を重畳する。この構成によると、よりアーク切れが発生しやすいときに再点弧電圧を重畳できるので、アーク切れの発生を抑制することができる。さらに、比較的にアーク切れが発生しにくいときには再点弧電圧を重畳させないので、電力の損失を低減することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the voltage superimposing circuit superimposes the re-ignition voltage only when the current output to the workpiece of the welding load is switched from positive to negative. According to this configuration, it is possible to superimpose a re-ignition voltage when an arc break is more likely to occur, so that the occurrence of an arc break can be suppressed. Furthermore, when the arc break is relatively difficult to occur, the re-ignition voltage is not superimposed, so that power loss can be reduced.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記電圧重畳回路は、前記溶接負荷の被加工物に出力する電流が正から負に切り換わるときと、負から正に切り換わるときとで、重畳する前記再点弧電圧を異ならせる。この構成によると、よりアーク切れが発生しやすいときに重畳する再点弧電圧を大きくすることで、アーク切れの発生を抑制することができる。さらに、比較的にアーク切れが発生しにくいときに重畳する再点弧電圧を小さくすることで、電力の損失を低減することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the voltage superimposing circuit superimposes when the current output to the workpiece of the welding load is switched from positive to negative and when the current is switched from negative to positive. Different re-ignition voltages. According to this configuration, it is possible to suppress the occurrence of arc break by increasing the re-ignition voltage superimposed when arc break is more likely to occur. Furthermore, the loss of power can be reduced by reducing the re-ignition voltage that is superimposed when it is relatively difficult for the arc break to occur.
本発明によると、充電回路は、再点弧電圧が目標電圧になるまで充電を行う。目標電圧は可変であり、溶接電源装置の使用環境や使用状態に応じて、変更することができる。アーク切れ抑制の効果が小さくなる状況では、目標電圧を高くして、再点弧コンデンサに充電される再点弧電圧を高くしておけば、重畳する再点弧電圧を高くすることができる。これにより、アーク切れの発生をより抑制することができる。 According to the present invention, the charging circuit charges until the re-ignition voltage reaches the target voltage. The target voltage is variable and can be changed according to the use environment and use state of the welding power supply device. In a situation where the effect of suppressing the arc break is small, the superimposed re-ignition voltage can be increased by increasing the target voltage and increasing the re-ignition voltage charged in the re-ignition capacitor. Thereby, generation | occurrence | production of an arc break can be suppressed more.
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1〜図3は、第1実施形態に係る溶接電源装置を説明するための図である。図1は、溶接電源装置A1を示すブロック図であり、溶接システムの全体構成を示している。図2は、溶接電源装置A1の充電回路63および放電回路64の一例を示す回路図である。図3は、溶接電源装置A1の各信号の波形を示すタイムチャートである。図1に示すように、溶接システムは、溶接電源装置A1および溶接トーチBを備えている。当該溶接システムは、交流アーク溶接を行う、例えばTIG溶接システムである。溶接電源装置A1は、商用電源Dから入力される交流電力を変換して、出力端子a,bから出力する。一方の出力端子aは、ケーブルによって被加工物Wに接続されている。他方の出力端子bは、ケーブルによって溶接トーチBの電極に接続されている。溶接電源装置A1は、溶接トーチBの電極の先端と被加工物Wとの間にアークを発生させて、電力を供給する。当該アークの熱によって、溶接が行われる。溶接トーチB、被加工物Wおよび発生したアークを合わせたものが、溶接電源装置A1の負荷なので、これらを合わせたものを示す場合は、「溶接負荷」と記載する。
1-3 is a figure for demonstrating the welding power supply device which concerns on 1st Embodiment. FIG. 1 is a block diagram showing a welding power source device A1, and shows the overall configuration of the welding system. FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the charging
溶接電源装置A1は、整流平滑回路1、インバータ回路2、トランス3、整流回路4、直流リアクトル5、電圧重畳回路6、インバータ回路7、制御回路8、電流センサ91、および電圧センサ92を備えている。
The welding power supply device A1 includes a rectifying /
整流平滑回路1は、商用電源Dから入力される交流電力を直流電力に変換して出力する。整流平滑回路1は、交流電流を整流する整流回路と、平滑する平滑コンデンサとを備えている。
The rectifying /
インバータ回路2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を備えている。インバータ回路2は、制御回路8から入力される駆動信号によってスイッチング素子をスイッチングさせることで、整流平滑回路1から入力される直流電力を高周波電力に変換して出力する。なお、インバータ回路2は直流電力を交流電力に変換するものであればよく、例えばハーフブリッジ型であってもよいし、その他の構成のインバータ回路であってもよい。
The
トランス3は、インバータ回路2が出力する高周波電圧を変圧して、整流回路4に出力する。トランス3は、一次側巻線および二次側巻線を備えている。一次側巻線の各入力端子は、インバータ回路2の各出力端子にそれぞれ接続されている。二次側巻線の各出力端子は、整流回路4の各入力端子にそれぞれ接続されている。インバータ回路2の出力電圧は、一次側巻線と二次側巻線の巻き数比に応じて変圧されて、整流回路4に入力される。二次側巻線は一次側巻線に対して絶縁されているので、商用電源Dから入力される電流が二次側の回路に流れることを防止することができる。
The transformer 3 transforms the high-frequency voltage output from the
整流回路4は、例えば全波整流回路であり、トランス3より入力される高周波電力を整流して、インバータ回路7に出力する。なお、整流回路4は、高周波電力を整流するものであればよく、例えば半波整流回路であってもよい。直流リアクトル5は、整流回路4がインバータ回路7に出力する直流電流を平滑化する。
The rectifier circuit 4 is a full-wave rectifier circuit, for example, and rectifies high-frequency power input from the transformer 3 and outputs the rectified circuit to the
インバータ回路7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を備えている。インバータ回路7は、制御回路8から入力されるスイッチング駆動信号によってスイッチング素子をスイッチングさせることで、整流回路4から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する。なお、インバータ回路7は直流電力を交流電力に変換するものであればよく、例えばハーフブリッジ型であってもよいし、その他の構成のインバータ回路であってもよい。インバータ回路7が本発明の「インバータ回路」に相当する。
The
電圧重畳回路6は、整流回路4とインバータ回路7との間に配置されており、インバータ回路7の出力電流の極性が切り換わるときに、溶接電源装置A1の出力端子a,b間に高電圧を重畳する。当該高電圧は、極性切り換え時の再点弧性を向上させるためのものであり、以下では「再点弧電圧」と記載する場合がある。電圧重畳回路6は、ダイオード61、再点弧コンデンサ62、充電回路63および放電回路64を備えている。
The
再点弧コンデンサ62は、所定の静電容量以上のコンデンサであり、溶接電源装置A1の出力に重畳するための再点弧電圧を充電される。再点弧コンデンサ62は、整流回路4に対して並列に接続されている。再点弧コンデンサ62は、充電回路63によって充電され、放電回路64によって放電される。
The
充電回路63は、再点弧コンデンサ62に再点弧電圧を充電するための回路であり、再点弧コンデンサ62に並列に接続されている。図2(a)は、充電回路63の一例を示す図である。図2(a)に示すように、本実施形態では、充電回路63は、絶縁型フォワードコンバータを備えている。また、充電回路63は、絶縁型フォワードコンバータを駆動するための駆動回路63aを備えている。駆動回路63aは、後述する充電制御部86から入力される充電回路駆動信号に基づいて、スイッチング素子63bを駆動させるためのパルス信号を出力する。駆動回路63aは、充電回路駆動信号がオン(例えばハイレベル信号)の間、所定のパルス信号をスイッチング素子63bに出力する。これにより、再点弧コンデンサ62が充電される。一方、駆動回路63aは、充電回路駆動信号がオフ(例えばローレベル信号)の間、パルス信号の出力を行わない。よって、再点弧コンデンサ62の充電は停止される。すなわち、充電回路63は、充電回路駆動信号に基づいて、再点弧コンデンサ62を充電する状態と充電しない状態とで切り替える。なお、駆動回路63aを設けずに、充電制御部86が充電回路駆動信号としてパルス信号をスイッチング素子63bに直接入力するようにしてもよい。また、充電回路63の構成は限定されない。充電回路63は、絶縁型フォワードコンバータに代えて、昇圧チョッパ回路などを備えるようにしてもよい。
The charging
放電回路64は、再点弧コンデンサ62に充電された再点弧電圧を放電するものであり、再点弧コンデンサ62に直列に接続されている。図2(b)は、放電回路64の一例を示す図である。図2(b)に示すように、放電回路64は、スイッチング素子64aおよび限流抵抗64bを備えている。本実施形態では、スイッチング素子64aは、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor : 絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ)である。なお、スイッチング素子64aは、バイポーラトランジスタ、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などであってもよい。スイッチング素子64aと限流抵抗64bとは直列接続されて、再点弧コンデンサ62に直列接続されている。スイッチング素子64aのエミッタ端子は整流回路4の正極側の端子に接続され、スイッチング素子64aのコレクタ端子は限流抵抗64bの一方の端子に接続されている。なお、限流抵抗64bをスイッチング素子64aのエミッタ端子側に接続するようにしてもよい。また、スイッチング素子64aのゲート端子には、後述する放電制御部85から、放電回路駆動信号が入力される。スイッチング素子64aは、放電回路駆動信号がオン(例えばハイレベル信号)の間オン状態になる。これにより、再点弧コンデンサ62に充電された再点弧電圧は放電され、限流抵抗64bを介して、整流回路4の出力電圧に重畳される。一方、スイッチング素子64aは、放電回路駆動信号がオフ(例えばローレベル信号)の間オフ状態になる。これにより、再点弧電圧の放電は停止される。すなわち、放電回路64は、放電回路駆動信号に基づいて、再点弧コンデンサ62を放電する状態と放電しない状態とで切り換える。なお、放電回路64の構成は限定されない。
The
ダイオード61は、放電回路64に並列接続されており、アノード端子がインバータ回路7の入力の正極側の端子に接続され、カソード端子が再点弧コンデンサ62に接続されている。ダイオード61は、インバータ回路7の入力電圧の過渡電圧を、再点弧コンデンサ62に吸収させる。
The
電流センサ91は、溶接電源装置A1の出力電流を検出するものであり、本実施形態では、インバータ回路7の一方の出力端子と出力端子aとを接続する接続線に配置されている。電流センサ91は、出力電流の瞬時値を検出して制御回路8に入力する。本実施形態では、電流がインバータ回路7から出力端子aに向かって流れる場合を正としており、電流が出力端子aからインバータ回路7に向かって流れる場合を負としている。なお、電流センサ91の配置位置は限定されない。
The
電圧センサ92は、再点弧コンデンサ62の端子間電圧を検出するものである。電圧センサ92は、端子間電圧の瞬時値を検出して制御回路8に入力する。
The
制御回路8は、溶接電源装置A1を制御するための回路であり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御回路8は、電流センサ91から出力電流の瞬時値を入力され、電圧センサ92から再点弧コンデンサ62の端子間電圧の瞬時値を入力される。そして、制御回路8は、インバータ回路2、インバータ回路7、充電回路63および放電回路64に、それぞれ駆動信号を出力する。制御回路8は、電流制御部81、目標電流設定部82、極性切換制御部83、波形目標設定部84、放電制御部85、充電制御部86、および目標電圧設定部87を備えている。
The control circuit 8 is a circuit for controlling the welding power source device A1, and is realized by, for example, a microcomputer. The control circuit 8 receives the instantaneous value of the output current from the
電流制御部81は、インバータ回路2を制御する。電流制御部81は、電流センサ91から入力される出力電流の瞬時値から実効値を算出し、当該実効値と目標電流設定部82から入力される目標電流(実効値)とに基づいて、インバータ回路2のスイッチング素子を制御するための駆動信号を生成して、インバータ回路2に出力する。
The
極性切換制御部83は、インバータ回路7を制御する。極性切換制御部83は、電流センサ91から入力される出力電流の瞬時値と波形目標設定部84から入力される電流波形目標値とに基づいて、インバータ回路7のスイッチング素子を制御するためのスイッチング駆動信号を生成して、インバータ回路7に出力する。
The polarity
放電制御部85は、放電回路64を制御する。放電制御部85は、極性切換制御部83から入力されるスイッチング駆動信号に基づいて、放電回路64を制御するための放電回路駆動信号を生成して、放電回路64に出力する。放電回路駆動信号は、充電制御部86にも入力される。
The
図3に示すように、溶接電源装置A1の出力電流(図3(b)参照)は、スイッチング駆動信号(図3(a)参照)に応じて変化する。図3(a)に示すスイッチング駆動信号は、オンのときに出力端子a(被加工物W)を正、出力端子b(溶接トーチB)を負とし、オフのときに出力端子a(被加工物W)を負、出力端子b(溶接トーチB)を正とする。溶接電源装置A1の出力電流は、スイッチング駆動信号がオンからオフに切り換わった時(図3における時刻t1)から減少し、ゼロを過ぎて(図3における時刻t2)極性が変わった後に最小電流値になる(図3における時刻t3)。また、溶接電源装置A1の出力電流は、スイッチング駆動信号がオフからオンに切り換わった時(図3における時刻t5)から増加し、ゼロを過ぎて(図3における時刻t6)極性が変わった後に最大電流値になる(図3における時刻t7)。放電制御部85は、溶接電源装置A1の出力電流の極性が変わるときにオンとなるように、放電回路駆動信号を生成する。具体的には、放電制御部85は、スイッチング駆動信号が切り換わったとき(図3における時刻t1、t5)にオンに切り換わり、オンに切り換わった後、放電時間が経過したときにオフに切り換わるパルス信号を生成し、放電回路駆動信号として出力する(図3(c)参照)。放電時間は、放電状態を継続する時間であり、出力電流の極性が変わるまでの時間より長い所定時間が設定されている。本実施形態では、所定時間を、出力電流の瞬時値が最大電流値または最小電流値になるまでの時間で設定しているので、図3(c)に示す放電回路駆動信号は、時刻t3、t7でオフに切り換わっている。実際には、出力電流の瞬時値が最大電流値または最小電流値になるタイミングと、放電回路駆動信号がオフに切り換わるタイミングとが一致するとは限らない。
As shown in FIG. 3, the output current (see FIG. 3B) of the welding power source device A <b> 1 changes according to the switching drive signal (see FIG. 3A). The switching drive signal shown in FIG. 3 (a) is positive when the output terminal a (workpiece W) is positive, negative when the output terminal b (welding torch B) is on, and output terminal a (workpiece) when it is off. The object W) is negative, and the output terminal b (welding torch B) is positive. The output current of the welding power source device A1 decreases from the time when the switching drive signal is switched from on to off (time t1 in FIG. 3), passes the zero (time t2 in FIG. 3), and then reaches the minimum current after the polarity changes. Value (time t3 in FIG. 3). Further, the output current of the welding power source device A1 increases from when the switching drive signal is switched from OFF to ON (time t5 in FIG. 3), and after zero (time t6 in FIG. 3), after the polarity is changed. The maximum current value is reached (time t7 in FIG. 3). The
なお、放電制御部85が放電回路駆動信号を生成する方法は、これに限定されない。溶接電源装置A1の出力電流の極性が変わるときに再点弧電圧を重畳できればよいので、放電回路駆動信号は、極性が変わる前にオンになり、極性が変わった後にオフになればよい。例えば、電流センサ91から出力電流の瞬時値を入力され、出力電流の瞬時値がゼロになって所定の時間が経過したときに、放電回路駆動信号をオフに切り換えるようにしてもよい。また、出力電流の瞬時値が最大電流値または最小電流値になったときに切り換えるようにしてもよい。なお、実際には、電流センサ91から入力される電流瞬時値は微小変動するので、電流瞬時値が所定の第1閾値以上になった場合に最大電流値になったと判断し、電流瞬時値が所定の第2閾値以下になった場合に最小電流値になったと判断すればよい。また、放電制御部85が、極性切換制御部83からスイッチング駆動信号を入力される代わりに、波形目標設定部84から電流波形目標値を入力され、電流波形目標値が切り換わったときに、放電回路駆動信号をオンに切り換えるようにしてもよい。この場合も、放電回路駆動信号の波形は、スイッチング駆動信号に基づいて切り換える場合と同様となる。また、出力電流の瞬時値が最大電流値から低下したとき、または、最小電流値から上昇したときに、放電回路駆動信号をオンに切り換えるようにしてもよい。この場合も、放電回路駆動信号の波形は、スイッチング駆動信号に基づいて切り換える場合と同様となる。また、最大電流値より小さくゼロより大きい第1閾値と、最小電流値より大きくゼロより小さい第2閾値とを設定し、放電回路駆動信号を、出力電流の瞬時値が第1閾値と第2閾値との間の範囲に入ったときにオンに切り換え、当該範囲から外れたときにオフに切り換えるようにしてもよい。この場合でも、放電回路駆動信号は、極性が変わる前にオンになり、極性が変わった後にオフになる。
Note that the method by which the
目標電圧設定部87は、再点弧コンデンサに充電する再点弧電圧の目標電圧を充電制御部86に設定するものである。目標電圧設定部87は、目標電流設定部82より入力される目標電流(インバータ回路2の出力電流の制御目標である電流実効値)に応じて、目標電圧を設定する。目標電圧設定部87は、目標電流と目標電圧との対応関係をテーブルとして記憶しており、入力された目標電流に対応する目標電圧を設定する。目標電圧設定部87は、例えば、目標電流が200Aの場合には目標電圧を300Vに設定し、目標電流が50Aの場合には目標電圧を350Vに設定する。なお、これらの値は一例であって、限定されるものではない。一般的に、目標電流が小さくなると出力電流が小さくなるので、極性が変わるときに同じ再点弧電圧を重畳しても、アーク切れが起こる可能性が高い。したがって、目標電流が小さくなるほど、再点弧電圧の目標電圧が高くなるように設定する。目標電圧は、入力され得る目標電流毎に対応付けられていてもよいし、所定の範囲の目標電流毎に対応付けられていてもよい。また、本実施形態では、テーブルに記憶した対応関係に基づいて目標電圧を設定しているが、これに限られない。例えば、演算式を設定しておいて、入力された目標電流から目標電圧を演算して設定するようにしてもよい。例えば、上記例に合う演算式を線形的な簡易な演算式であらわすと、入力される目標電流をI0とすると、目標電圧はV0=(−1/3)I0+1100/3で表すことができる。
The target
充電制御部86は、充電回路63を制御する。充電制御部86は、放電制御部85から入力される放電回路駆動信号と、電圧センサ92から入力される再点弧コンデンサ62の端子間電圧の瞬時値と、目標電圧設定部87から入力される目標電圧とに基づいて、充電回路63を制御するための充電回路駆動信号を生成して、充電回路63に出力する。
The charging
図3に示すように、再点弧コンデンサ62の端子間電圧(図3(e)参照)は、放電回路駆動信号(図3(c)参照)がオンになって(図3における時刻t1)、出力電流(図3(b)参照)の極性が変わったとき(図3における時刻t2)に、再点弧コンデンサ62の放電により低下する。次の放電のタイミング(図3における時刻t6)までに、再点弧コンデンサ62に再点弧電圧を充電する必要がある。また、再点弧コンデンサ62が目標電圧まで充電された場合は、それ以上の充電を行う必要がない。充電制御部86は、再点弧コンデンサ62の放電後から、再点弧コンデンサ62が目標電圧になるまでオンとなるように、充電回路駆動信号を生成する。具体的には、充電制御部86は、放電制御部85より入力される放電駆動信号がオンからオフに切り換わったとき(図3における時刻t3、t7)にオンに切り換わり、再点弧コンデンサ62の端子間電圧が目標電圧になったとき(図3における時刻t4、t8)にオフに切り換わるパルス信号を生成し、充電回路駆動信号として出力する(図3(d)参照)。
As shown in FIG. 3, the voltage between the terminals of the re-ignition capacitor 62 (see FIG. 3E) is turned on (time t1 in FIG. 3) when the discharge circuit drive signal (see FIG. 3C) is turned on. When the polarity of the output current (see FIG. 3B) changes (time t2 in FIG. 3), it decreases due to the discharge of the
また、本実施形態では、目標電圧が可変になっており、目標電圧設定部87によって設定される。図3においては、目標電流が200Aに設定されている期間では目標電圧として300Vが設定されており、目標電流が50Aに設定されている期間では目標電圧として350Vが設定されている場合を示している。目標電流が200Aに設定されている期間では、充電回路駆動信号がオンになって(図3における時刻t3)、再点弧コンデンサ62の充電が開始され、再点弧コンデンサ62の端子間電圧が目標電圧である300Vになったとき(時刻t4)に、充電回路駆動信号がオフになって、充電が停止される。また、目標電流が50Aに設定されている期間では、充電回路駆動信号がオンになって(図3における時刻t13)、再点弧コンデンサ62の充電が開始され、再点弧コンデンサ62の端子間電圧が目標電圧である350Vになったとき(時刻t14)に、充電回路駆動信号がオフになって、充電が停止される。このように、充電制御部86は、再点弧コンデンサ62の端子間電圧が目標電圧設定部87によって設定される目標電圧になるまで充電を行うように、充電回路63を制御する。
In the present embodiment, the target voltage is variable and is set by the target
次に、充電回路駆動信号の生成処理の処理手順について、図4に示すフローチャートを参照して説明する。 Next, the processing procedure of the generation process of the charging circuit drive signal will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
図4は、充電制御部86が行う、充電回路駆動信号の生成処理を示すフローチャートである。当該処理は、溶接のためにインバータ回路7が起動したときに開始され、インバータ回路7が停止したときに終了される。
FIG. 4 is a flowchart showing a charging circuit drive signal generation process performed by the charging
まず、再点弧電圧の目標電圧Vrefが、設定される(S1)。具体的には、目標電圧設定部87が、インバータ回路2の出力電流の目標電流に基づいて決定した目標電圧Vrefを、充電制御部86に入力する。次に、充電回路駆動信号のオフ信号(ローレベル信号)が生成されて、充電回路63に出力される(S2)。そして、放電回路駆動信号の立下りが検出されたか否かが判別される(S3)。具体的には、放電制御部85より入力される放電回路駆動信号がオンからオフに切り換わったか否かが判別される。立下りが検出された場合(S3:YES)、ステップS4に進む。検出されない場合(S3:NO)、ステップS2に戻る。つまり、立下りが検出されるまで、ステップS2が行われて、オフ信号である充電回路駆動信号が生成されて出力される。
First, the target voltage Vref of the re-ignition voltage is set (S1). Specifically, the target
次に、充電回路駆動信号のオン信号(ハイレベル信号)が生成されて、充電回路63に出力される(S4)。そして、再点弧コンデンサ62の端子間電圧Vcが目標電圧Vrefより小さいか否かが判別される(S5)。具体的には、電圧センサ92より入力される端子間電圧Vcと、設定された目標電圧Vrefとを比較し、端子間電圧Vcが目標電圧Vrefより小さいか否かが判別される。端子間電圧Vcが目標電圧Vrefより小さい場合(S5:YES)、ステップS4に戻る。つまり、端子間電圧Vcが目標電圧Vrefに達するまで、ステップS4が行われて、オン信号である充電回路駆動信号が生成されて出力される。端子間電圧Vcが目標電圧Vref以上になった場合(S5:NO)、ステップS1に戻る。以上により、1周期分の充電回路駆動信号が生成される。そして、目標電圧Vrefが再設定されて、次の1周期分の充電回路駆動信号が生成される。
Next, an on signal (high level signal) of the charging circuit driving signal is generated and output to the charging circuit 63 (S4). Then, it is determined whether or not the inter-terminal voltage Vc of the
なお、図4のフローチャートに示す充電回路駆動信号の生成処理は一例であって、上述したものに限定されない。 The generation process of the charging circuit drive signal shown in the flowchart of FIG. 4 is an example, and is not limited to the above-described process.
次に、本実施形態に係る溶接電源装置A1の作用および効果について説明する。 Next, the operation and effect of the welding power source apparatus A1 according to this embodiment will be described.
本実施形態によると、目標電圧設定部87は、目標電流設定部82より入力される目標電流(インバータ回路2の出力電流の制御目標である電流実効値)に対応する目標電圧を、充電制御部86に設定する。充電制御部86は、再点弧コンデンサ62の端子間電圧が目標電圧設定部87によって設定された目標電圧になるまで充電を行うように、充電回路63を制御して充電させる。目標電流が小さくなるほど目標電圧が高くなるように設定しているので、目標電流が小さくて出力電流が小さくなっている場合に、より高い再点弧電圧を充電して放電することができる。これにより、アーク切れの発生をより抑制することができる。
According to the present embodiment, the target
本実施形態によると、放電回路64は、放電制御部85より入力される放電回路駆動信号に基づいて、放電を制御する。放電回路駆動信号(図3(c)参照)は、スイッチング駆動信号(図3(a)参照)が切り換わったときにオンに切り換わり、オンに切り換わった後、出力電流の極性が変わるまでの時間より長い放電時間が経過したときにオフに切り換わる。したがって、溶接電源装置A1の出力電流の極性が変わるときには、放電回路駆動信号は必ずオンとなっているので、放電回路64は再点弧電圧を適切に重畳することができる。
According to the present embodiment, the
なお、本実施形態においては、出力電流の波形が略矩形波である場合(図3(b)参照)について説明したが、これに限られない。出力電流の波形が正弦波であってもよい。波形目標設定部84が電流波形目標値として正弦波信号を出力し、極性切換制御部83が電流センサ91から入力される出力電流の瞬時値と波形目標設定部84から入力される電流波形目標値とに基づいてスイッチング駆動信号を生成するようにすれば、出力電流の波形を正弦波とすることができる。出力電流の波形を正弦波とすると、発生するアークが幅広になるので、溶接痕を幅広のものとすることができる。また、溶接電源装置A1からの発生音を抑制することができる。
In the present embodiment, the case where the waveform of the output current is a substantially rectangular wave (see FIG. 3B) has been described, but the present invention is not limited to this. The waveform of the output current may be a sine wave. The waveform
また、本実施形態においては、溶接電源装置A1の出力電流の極性が変わるときに再点弧電圧を重畳する場合について説明したが、これに限られない。一般的に、出力端子a(被加工物W)が正で出力端子b(溶接トーチB)が負である正極性から、出力端子a(被加工物W)が負で出力端子b(溶接トーチB)が正である逆極性に切り換わるときに、アーク切れが発生しやすいことが知られている。したがって、正極性から逆極性に切り換わるときにのみ再点弧電圧を重畳させ、逆極性から正極性に切り換わるときには再点弧電圧を重畳させないようにしてもよい。この場合の変形例について、図5を参照して説明する。なお、当該変形例においては、放電制御部85による放電回路駆動信号の生成方法が変わるだけである。
Moreover, although this embodiment demonstrated the case where a re-ignition voltage was superimposed when the polarity of the output current of welding power supply device A1 changed, it is not restricted to this. Generally, the output terminal a (workpiece W) is positive and the output terminal b (welding torch B) is negative, so that the output terminal a (workpiece W) is negative and the output terminal b (welding torch) is positive. It is known that arc breaks tend to occur when B) switches to the reverse polarity, which is positive. Therefore, the re-ignition voltage may be superimposed only when switching from positive polarity to reverse polarity, and the re-ignition voltage may not be superimposed when switching from reverse polarity to positive polarity. A modification in this case will be described with reference to FIG. In this modification, only the method of generating the discharge circuit drive signal by the
図5は、変形例における、各信号の波形を示すタイムチャートである。図5(a)は、極性切換制御部83が生成するスイッチング駆動信号を示しており、図3(a)に示すものと同じである。図5(b)は、溶接電源装置A1の出力電流を示しており、図3(b)に示すものと同じである。図5(c)は、放電制御部85が生成する放電回路駆動信号を示している。図5(d)は、充電制御部86が生成する充電回路駆動信号を示している。図5(e)は、再点弧コンデンサ62の端子間電圧を示している。
FIG. 5 is a time chart showing the waveform of each signal in the modification. FIG. 5A shows a switching drive signal generated by the polarity
変形例に係る放電制御部85は、溶接電源装置A1の出力電流の極性が、正極性から逆極性に変わるときにオンとなるように、放電回路駆動信号を生成する。具体的には、放電制御部85は、スイッチング駆動信号(図5(a)参照)がオンからオフに切り換わったとき(図5における時刻t1、t11)にオンに切り換わり、オンに切り換わった後、放電時間が経過したとき(図5における時刻t3、t13)にオフに切り換わるパルス信号を生成し、放電回路駆動信号として出力する(図5(c)参照)。放電制御部85は、スイッチング駆動信号がオフからオンに切り換わったとき(図5における時刻t5、t15)、および、オフに切り換わった後、放電時間が経過したとき(図5における時刻t7、t17)には、放電回路駆動信号の切り換えを行わない。
The
放電制御部85が生成する放電回路駆動信号(図5(c)参照)が図3(c)に示す放電駆動信号と異なるので、充電制御部86が生成する充電回路駆動信号(図5(d)参照)、および、再点弧コンデンサ62の端子間電圧(図5(e)参照)は、それぞれ、図3(d)および図3(e)に示すものと異なる波形になっている。 Since the discharge circuit drive signal generated by the discharge controller 85 (see FIG. 5C) is different from the discharge drive signal shown in FIG. 3C, the charge circuit drive signal generated by the charge controller 86 (FIG. 5D )) And the voltage between terminals of the re-ignition capacitor 62 (see FIG. 5E) have waveforms different from those shown in FIGS. 3D and 3E, respectively.
当該変形例においては、よりアーク切れが発生しやすい、正極性から逆極性に切り換わるときに再点弧電圧を重畳するので、アーク切れの発生を抑制することができる。また、比較的にアーク切れが発生しにくい、逆極性から正極性に切り換わるときには再点弧電圧を重畳させないので、逆極性から正極性に切り換わるときにも再点弧電圧を重畳する場合と比べて、限流抵抗64bでの損失を低減することができる。また、再点弧電圧を放電してから次に放電するまでの時間が長くなるので、極性切換周波数がより高くなった場合でも対応することができる。例えば、図5に示す場合の極性切換周波数が二倍の周波数になったとしても、放電までに目標電圧まで充電を行うことができる。
In the modified example, the arc break is more likely to occur, and the re-ignition voltage is superimposed when switching from the positive polarity to the reverse polarity. Therefore, the occurrence of the arc break can be suppressed. In addition, it is relatively difficult for arc breaks to occur, and re-ignition voltage is not superimposed when switching from reverse polarity to positive polarity. Therefore, re-ignition voltage is also superimposed when switching from reverse polarity to positive polarity. In comparison, the loss at the current limiting
また、逆極性から正極性に切り換わるときには、正極性から逆極性に切り換わるときよりも低い再点弧電圧を重畳させるようにしてもよい。すなわち、目標電圧設定部87が、目標電流設定部82より入力される目標電流に応じて、正極性から逆極性に切り換わるときの第1目標電圧と、逆極性から正極性に切り換わるときの第2目標電圧(<第1目標電圧)とを設定するようにしてもよい。そして、充電制御部86は、正極性から逆極性に切り換わるときに放電するための再点弧電圧を、再点弧コンデンサ62の端子間電圧が第1目標電圧になるまで充電し、逆極性から正極性に切り換わるときに放電するための再点弧電圧を、再点弧コンデンサ62の端子間電圧が第2目標電圧になるまで充電するように、充電回路63を制御する。この場合でも、限流抵抗64bでの損失を低減することができる。なお、目標電圧設定部87を設けずに、正極性から逆極性に切り換わるときの第1目標電圧と、逆極性から正極性に切り換わるときの第2目標電圧(<第1目標電圧)とを固定値として設定していてもよい。
Further, when switching from reverse polarity to positive polarity, a lower re-ignition voltage may be superimposed than when switching from positive polarity to reverse polarity. That is, when the target
上記変形例のように正極性から逆極性に切り換わるときにのみ再点弧電圧を重畳する場合は、電圧重畳回路6をインバータ回路7の出力側に配置するようにしてもよい。この場合を、第2実施形態として、以下に説明する。
When the re-ignition voltage is superimposed only when switching from positive polarity to reverse polarity as in the above modification, the
図6は、第2実施形態に係る溶接電源装置A2を示すブロック図であり、溶接システムの全体構成を示している。図6において、第1実施形態に係る溶接システム(図1参照)と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。なお、図6においては、制御回路8を簡略化して記載している。図6に示すように、溶接電源装置A2は、電圧重畳回路6をインバータ回路7の出力側に配置している点で、第1実施形態に係る溶接電源装置A1と異なる。
FIG. 6 is a block diagram showing a welding power source apparatus A2 according to the second embodiment, and shows the overall configuration of the welding system. In FIG. 6, the same or similar elements as those of the welding system according to the first embodiment (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals. In FIG. 6, the control circuit 8 is illustrated in a simplified manner. As shown in FIG. 6, the welding power supply device A2 is different from the welding power supply device A1 according to the first embodiment in that the
溶接電源装置A2において、電圧重畳回路6は、インバータ回路7の出力側に配置されており、出力端子b(溶接トーチB)の電位を高くするように、出力端子a,b間に再点弧電圧を重畳する構成になっている。放電回路64は、スイッチング駆動信号(図5(a)参照)がオンからオフに切り換わったとき(図5における時刻t1)に導通しており、出力電流(図5(b)参照)の極性が変わったとき(図5における時刻t2)に、再点弧コンデンサ62が放電し、再点弧電圧が出力端子a,b間に重畳される。
In the welding power source device A2, the
第2実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。 In the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
図7(a)は、第3実施形態に係る溶接電源装置A3を示す図であり、制御回路8を示すブロック図である。図7(a)において、第1実施形態に係る制御回路8(図1参照)と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。なお、図7(a)においては、制御回路8以外の構成の記載を省略している(図7(b)および図8(a)も同様)。図7(a)に示すように、溶接電源装置A3は、目標電圧設定部87が、出力電流の目標電流ではなく、出力電流に応じて目標電圧を設定する点で、第1実施形態に係る溶接電源装置A1と異なる。
FIG. 7A is a diagram showing a welding power source device A3 according to the third embodiment, and is a block diagram showing the control circuit 8. As shown in FIG. In FIG. 7A, the same or similar elements as those of the control circuit 8 according to the first embodiment (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals. In FIG. 7A, the description of the configuration other than the control circuit 8 is omitted (the same applies to FIGS. 7B and 8A). As shown in FIG. 7A, the welding power source device A3 is related to the first embodiment in that the target
第3実施形態に係る目標電圧設定部87は、電流センサ91が検出した出力電流の瞬時値を入力されて、実効値を算出する。そして当該実効値に応じて、目標電圧を設定する。目標電圧設定部87は、出力電流の実効値が小さくなるほど目標電圧が高くなるように設定された対応関係のテーブルを記憶しており、算出された出力電流の実効値に対応する目標電圧を設定する。
The target
第3実施形態によると、目標電圧設定部87は、実際の出力電流の実効値に対応する目標電圧を、充電制御部86に設定する。出力電流が小さくなるほど目標電圧が高くなるように設定しているので、出力電流が小さくなっている場合に、より高い再点弧電圧を充電して放電することができる。したがって、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
According to the third embodiment, the target
図7(b)は、第4実施形態に係る溶接電源装置A4を示す図であり、制御回路8を示すブロック図である。図7(b)において、第1実施形態に係る制御回路8(図1参照)と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。図7(b)に示すように、溶接電源装置A4は、放電時間設定部88を備えており、目標電流に応じて放電時間を変更する点で、第1実施形態に係る溶接電源装置A1と異なる。第1実施形態に係る放電制御部85は、放電時間を固定された所定時間としていた。第4実施形態に係る放電制御部85は、放電時間設定部88によって放電時間を設定される。
FIG. 7B is a diagram showing a welding power source device A4 according to the fourth embodiment, and is a block diagram showing the control circuit 8. As shown in FIG. 7B, the same or similar elements as those of the control circuit 8 (see FIG. 1) according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 7 (b), the welding power supply device A4 includes a discharge
放電時間設定部88は、放電時間を放電制御部85に設定するものである。放電時間設定部88は、目標電流設定部82より入力される目標電流(インバータ回路2の出力電流の制御目標である電流実効値)に応じて、放電時間を設定する。放電時間設定部88は、目標電流と放電時間との対応関係をテーブルとして記憶しており、当該テーブルに基づいて、入力された目標電流に対応する放電時間を設定する。放電時間設定部88は、例えば、目標電流が200Aの場合には放電時間を300msに設定し、目標電流が50Aの場合には放電時間を350msに設定する。なお、これらの値は一例であって、限定されるものではない。本実施形態では、目標電流が小さくなるほど、放電時間が長くなるように設定している。放電時間は、入力され得る目標電流毎に対応付けられていてもよいし、所定の範囲の目標電流毎に対応付けられていてもよい。また、本実施形態では、テーブルに記憶した対応関係に基づいて放電時間を設定しているが、これに限られない。例えば、演算式を設定しておいて、入力された目標電流から放電時間を演算して設定するようにしてもよい。
The discharge
第4実施形態に係る放電制御部85は、スイッチング駆動信号が切り換わったときにオンに切り換わり、オンに切り換わった後、放電時間設定部88によって設定された放電時間が経過したときにオフに切り換わるパルス信号を生成し、放電回路駆動信号として出力する。放電回路64は、放電制御部85より放電回路駆動信号を入力され、放電回路駆動信号がオンの間、放電を行う。したがって、放電回路64は、設定された放電時間の間、放電を行う。つまり、出力電流が小さくなるほど、長い時間放電を行う。
The
第4実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。また、第4実施形態においては、出力電流が小さくなるほど、長い時間、再点弧電圧を放電することができる。したがって、アーク切れの発生をさらに抑制することができる。なお、放電時間設定部88が、出力電流の目標電流ではなく、出力電流に応じて放電時間を設定するようにしてもよい。すなわち、放電時間設定部88が、電流センサ91が検出した出力電流の瞬時値を入力されて、実効値を算出し、出力電流の実効値が小さくなるほど放電時間が長くなるように設定された対応関係のテーブルに基づいて、算出された実効値に対応する放電時間を設定するようにしてもよい。
In the fourth embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In the fourth embodiment, the re-ignition voltage can be discharged for a longer time as the output current becomes smaller. Therefore, the occurrence of arc break can be further suppressed. Note that the discharge
図8および図9は、第5実施形態に係る溶接電源装置A5を説明するための図である。図8(a)は、溶接電源装置A5の制御回路8を示すブロック図である。図8(a)において、第1実施形態に係る制御回路8(図1参照)と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。図8(b)は、第5実施形態に係る充電制御部86が行う、充電回路駆動信号の生成処理を示すフローチャートである。図9は、溶接電源装置A5の各信号の波形を示すタイムチャートである。図8(a)に示すように、溶接電源装置A5は、アーク切れ検出部89を備えており、アーク切れを検出した場合に目標電圧を大きくする点で、第1実施形態に係る溶接電源装置A1と異なる。第1実施形態に係る充電制御部86は、目標電圧設定部87によって目標電圧を設定されたが、第5実施形態に係る充電制御部86は、最初の目標電圧として固定された初期値が設定されており、アーク切れ検出部89がアーク切れを検出した場合に、目標電圧を増加させる。
8 and 9 are diagrams for explaining a welding power source device A5 according to the fifth embodiment. FIG. 8A is a block diagram showing the control circuit 8 of the welding power source device A5. In FIG. 8A, the same or similar elements as those of the control circuit 8 (see FIG. 1) according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals. FIG. 8B is a flowchart showing a charging circuit drive signal generation process performed by the charging
アーク切れ検出部89は、アーク切れが発生したことを検出するものである。アーク切れ検出部89は、電流センサ91が検出した出力電流の瞬時値を入力される。アーク切れが発生した場合、出力電流は、「0」が継続する状態となる(図9(b)の丸印部分参照)。アーク切れ検出部89は、電流センサ91が検出した出力電流の瞬時値が「0」が継続する状態となった場合に、アーク切れが発生したと判断して、検出信号を充電制御部86に出力する。なお、アーク切れ検出部89は、出力電流ではなく、出力電圧に基づいて、アーク切れが発生したことを検出するようにしてもよい。この場合、図示しない電圧センサによって、出力端子aと出力端子bとの間の端子間電圧を検出する。アーク切れが発生した場合、出力電圧には再点弧電圧が印加される。したがって、アーク切れ検出部89は、電圧センサが検出した端子間電圧が、負荷電圧と再点弧電圧とを識別するための閾値を超えた場合に、アーク切れが発生したと判断して、検出信号を充電制御部86に出力する。なお、出力電流に基づくアーク切れ検出、および、出力電圧に基づくアーク切れ検出を行って、両者が検出した場合にアーク切れが発生したと判断するようにしてもよいし、いずれか一方が検出した場合にアーク切れが発生したと判断するようにしてもよい。
The arc
第5実施形態に係る充電制御部86は、放電制御部85から入力される放電回路駆動信号と、電圧センサ92から入力される再点弧コンデンサ62の端子間電圧の瞬時値と、アーク切れ検出部89から入力される検出信号とに基づいて、充電回路駆動信号を生成して、充電回路63に出力する。目標電圧は、所定の初期値が予め設定されている。充電制御部86は、アーク切れ検出部89から検出信号を入力された場合、設定されている目標電圧の値を、所定値ΔVだけ増加させる。所定値ΔVは、目標電圧の初期値の例えば10%の値を設定する。例えば、目標電圧の初期値が300Vであった場合、充電制御部86は、1回目の検出信号が入力されると、目標電圧を330Vに増加させ、2回目の検出信号が入力されると、目標電圧を360Vに増加させる。なお、所定値ΔVは、最初の目標電圧に関係なく、固定値(例えば30V)としてもよい。また、所定の割合(例えば10%)ずつ増加させるようにしてもよい。本実施形態においては、充電制御部86が本発明の「目標電圧変更部」に相当する。
The
図8(b)は、第5実施形態に係る充電制御部86が行う、充電回路駆動信号の生成処理を示すフローチャートである。当該処理は、溶接のためにインバータ回路7が起動したときに開始され、インバータ回路7が停止したときに終了される。
FIG. 8B is a flowchart showing a charging circuit drive signal generation process performed by the charging
まず、充電回路駆動信号のオフ信号(ローレベル信号)が生成されて、充電回路63に出力される(S11)。そして、放電回路駆動信号の立下りが検出されたか否かが判別される(S12)。具体的には、放電制御部85より入力される放電回路駆動信号がオンからオフに切り換わったか否かが判別される。立下りが検出された場合(S12:YES)、ステップS13に進む。検出されない場合(S12:NO)、ステップS11に戻る。つまり、立下りが検出されるまで、ステップS11が行われて、オフ信号である充電回路駆動信号が生成されて出力される。
First, an off signal (low level signal) of the charging circuit drive signal is generated and output to the charging circuit 63 (S11). And it is discriminate | determined whether the fall of the discharge circuit drive signal was detected (S12). Specifically, it is determined whether or not the discharge circuit drive signal input from the
次に、アーク切れが検出されたか否かが判別される(S13)。具体的には、アーク切れ検出部89から検出信号が入力されたか否かが判別される。アーク切れが検出された場合(S13:YES)、目標電圧Vrefに所定値ΔVが加算されて(S14)、ステップS15に進む。アーク切れが検出されなかった場合(S13:NO)、そのままステップS15に進む。
Next, it is determined whether or not an arc break has been detected (S13). Specifically, it is determined whether or not a detection signal is input from the arc
次に、充電回路駆動信号のオン信号(ハイレベル信号)が生成されて、充電回路63に出力される(S15)。そして、再点弧コンデンサ62の端子間電圧Vcが目標電圧Vrefより小さいか否かが判別される(S16)。具体的には、電圧センサ92より入力される端子間電圧Vcと、目標電圧Vrefとを比較し、端子間電圧Vcが目標電圧Vrefより小さいか否かが判別される。端子間電圧Vcが目標電圧Vrefより小さい場合(S16:YES)、ステップS15に戻る。つまり、端子間電圧Vcが目標電圧Vrefに達するまで、ステップS15が行われて、オン信号である充電回路駆動信号が生成されて出力される。端子間電圧Vcが目標電圧Vref以上になった場合(S16:NO)、ステップS11に戻る。以上により、1周期分の充電回路駆動信号が生成される。
Next, an on signal (high level signal) of the charging circuit drive signal is generated and output to the charging circuit 63 (S15). Then, it is determined whether or not the inter-terminal voltage Vc of the
なお、図8(b)のフローチャートに示す充電回路駆動信号の生成処理は一例であって、上述したものに限定されない。 The generation process of the charging circuit drive signal shown in the flowchart of FIG. 8B is an example, and is not limited to the above.
図9は、溶接電源装置A5の各信号の波形を示すタイムチャートである。図9(a)は、極性切換制御部83が生成するスイッチング駆動信号を示しており、図3(a)に示すものと同じである。図9(b)は、溶接電源装置A1の出力電流を示しており、図3(b)に示すものと同じである。図9(c)は、放電制御部85が生成する放電回路駆動信号を示している。図9(d)は、充電制御部86が生成する充電回路駆動信号を示している。図9(e)は、再点弧コンデンサ62の端子間電圧を示している。
FIG. 9 is a time chart showing waveforms of signals of the welding power source device A5. FIG. 9A shows a switching drive signal generated by the polarity
図9に示すタイムチャートでは、出力電流の瞬時値が「0」が継続したことで、時刻txにおいて、アーク切れが検出されている(図9(b)の丸印部分参照)。そして、目標電圧Vrefが所定値ΔVだけ増加されている。したがって、これ以降は、再点弧コンデンサ62の端子間電圧が増加後の目標電圧Vrefになるまで充電が行われる。アーク切れ時には再点弧コンデンサ62に充電された再点弧電圧が放電されないので、時刻txでの再点弧コンデンサ62の端子間電圧は減少していない(図9(e)参照)。したがって、次の充電は短い時間で完了している(図9(d)参照)。目標電圧Vrefが増加された後は、極性が変わるときに重畳される再点弧電圧が大きくなるので、アーク切れが発生していない。
In the time chart shown in FIG. 9, since the instantaneous value of the output current continues to be “0”, an arc break is detected at time tx (see the circled portion in FIG. 9B). Then, the target voltage Vref is increased by a predetermined value ΔV. Therefore, after that, charging is performed until the voltage between the terminals of the
第5実施形態においては、アーク切れ検出部89がアーク切れを検出すると、再点弧コンデンサ62の端子間電圧の目標電圧が増加される。したがって、極性が変わるときに重畳される再点弧電圧が大きくなるので、アーク切れが発生しにくくなる。第5実施形態においては、アーク切れが発生するたびに目標電圧を大きくすることで、使用環境や使用状態に応じた最適な目標電圧を設定し、アーク切れに対する耐性を自動的に向上させることができる。
In the fifth embodiment, when the arc
なお、目標電圧が大きくなりすぎることを抑制するために、目標電圧を増加させた後、所定の時間が経過するまでアーク切れが発生しなかった場合は、目標電圧を増加させる前の値に戻すようにしてもよい。また、元の値に戻すのではなく、増加分の半分だけ戻すようにしてもよい。また、本実施形態では、目標電圧の初期値を固定値としているが、これに限られない。第1実施形態に係る目標電圧設定部87を備えるようにして、目標電圧設定部87が目標電圧の初期値を設定するようにしてもよい。
In order to prevent the target voltage from becoming too high, if the arc break does not occur until a predetermined time elapses after the target voltage is increased, the target voltage is returned to the value before the target voltage is increased. You may do it. Further, instead of returning to the original value, only half of the increase may be returned. In the present embodiment, the initial value of the target voltage is a fixed value, but the present invention is not limited to this. The target
なお、上記第1ないし第5実施形態では、溶接電源装置A1ないしA5をTIG溶接システムに用いた場合について説明したが、これに限られない。本発明に係る溶接電源装置は、その他の半自動溶接システムにも用いることができる。また、本発明に係る溶接電源装置は、ロボットによる全自動溶接システムにも用いることができるし、被覆アーク溶接システムにも用いることができる。 In the first to fifth embodiments, the case where the welding power supply devices A1 to A5 are used in the TIG welding system has been described. However, the present invention is not limited to this. The welding power source apparatus according to the present invention can also be used for other semi-automatic welding systems. Moreover, the welding power supply apparatus which concerns on this invention can be used also for the fully automatic welding system by a robot, and can also be used for a covering arc welding system.
本発明に係る溶接電源装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る溶接電源装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The welding power supply device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the welding power source apparatus according to the present invention can be varied in design in various ways.
A1,A2,A3,A4,A5:溶接電源装置
1 :整流平滑回路
2 :インバータ回路
3 :トランス
4 :整流回路
5 :直流リアクトル
6 :電圧重畳回路
61 :ダイオード
62 :再点弧コンデンサ
63 :充電回路
63a :駆動回路
63b :スイッチング素子
64 :放電回路
64a :スイッチング素子
64b :限流抵抗
7 :インバータ回路
8 :制御回路
81 :電流制御部
82 :目標電流設定部
83 :極性切換制御部
84 :波形目標設定部
85 :放電制御部
86 :充電制御部
87 :目標電圧設定部
88 :放電時間設定部
89 :アーク切れ検出部
91 :電流センサ
92 :電圧センサ
a,b :出力端子
B :溶接トーチ
D :商用電源
W :被加工物
A1, A2, A3, A4, A5: Welding power supply device 1: Rectification smoothing circuit 2: Inverter circuit 3: Transformer 4: Rectification circuit 5: DC reactor 6: Voltage superposition circuit 61: Diode 62: Re-ignition capacitor 63: Charging
Claims (8)
前記インバータ回路の出力電流の極性が切り換わるときに、前記溶接負荷への出力に再点弧電圧を重畳する電圧重畳回路と、
を備えており、
前記電圧重畳回路は、
前記再点弧電圧を充電される再点弧コンデンサと、
前記再点弧コンデンサに前記再点弧電圧を充電する充電回路と、
前記再点弧コンデンサに充電された前記再点弧電圧を放電する放電回路と、
を備えており、
前記再点弧電圧の目標電圧は可変であり、
前記充電回路は、前記再点弧電圧が前記目標電圧になるまで充電を行う、
ことを特徴とする溶接電源装置。 An inverter circuit that converts DC power into AC power and outputs it to the welding load;
A voltage superimposing circuit for superimposing a re-ignition voltage on the output to the welding load when the polarity of the output current of the inverter circuit is switched;
With
The voltage superimposing circuit is
A re-ignition capacitor charged with the re-ignition voltage;
A charging circuit for charging the re-ignition capacitor with the re-ignition voltage;
A discharge circuit for discharging the re-ignition voltage charged in the re-ignition capacitor;
With
The target voltage of the re-ignition voltage is variable,
The charging circuit performs charging until the re-ignition voltage reaches the target voltage.
A welding power supply device characterized by that.
前記制御回路は、前記目標電流に応じて、対応する前記目標電圧を設定する目標電圧設定部を備えている、
請求項1に記載の溶接電源装置。 A control circuit for controlling the output current of the inverter circuit to a target current;
The control circuit includes a target voltage setting unit that sets the corresponding target voltage according to the target current.
The welding power supply device according to claim 1.
前記制御回路は、前記出力電流に応じて、対応する前記目標電圧を設定する目標電圧設定部を備えている、
請求項1に記載の溶接電源装置。 A control circuit for controlling the output current of the inverter circuit to a target current;
The control circuit includes a target voltage setting unit that sets the corresponding target voltage according to the output current.
The welding power supply device according to claim 1.
前記放電回路は、設定された前記放電時間の間、前記再点弧電圧を放電する、
請求項2または3に記載の溶接電源装置。 The control circuit includes a discharge time setting unit that sets a corresponding discharge time according to the target current or the output current,
The discharge circuit discharges the re-ignition voltage during the set discharge time;
The welding power supply device according to claim 2 or 3.
前記検出部がアーク切れを検出した場合、前記目標電圧を増加させる目標電圧変更部と、
をさらに備えている、
請求項1ないし4のいずれかに記載の溶接電源装置。 A detector for detecting an arc break;
When the detection unit detects an arc break, a target voltage changing unit that increases the target voltage;
Further equipped with,
The welding power supply device according to any one of claims 1 to 4.
前記インバータ回路の出力電流を検出する電流センサを備えており、
前記電流センサが検出した電流値に基づいて、アーク切れを検出する、
請求項5に記載の溶接電源装置。 The detector is
A current sensor for detecting an output current of the inverter circuit;
Based on the current value detected by the current sensor, arc breakage is detected.
The welding power supply device according to claim 5.
請求項1ないし6のいずれかに記載の溶接電源装置。 The voltage superimposing circuit superimposes the re-ignition voltage only when the current to be output to the workpiece of the welding load is switched from positive to negative.
The welding power supply device according to any one of claims 1 to 6.
請求項1ないし6のいずれかに記載の溶接電源装置。 The voltage superimposing circuit varies the re-ignition voltage to be superimposed when the current output to the workpiece of the welding load is switched from positive to negative and when the current is switched from negative to positive.
The welding power supply device according to any one of claims 1 to 6.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017092230A JP2018187645A (en) | 2017-05-08 | 2017-05-08 | Welding power supply device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023087743A1 (en) * | 2021-11-19 | 2023-05-25 | 杭州凯尔达电焊机有限公司 | Alternating current commutation pilot arc circuit, and alternating current welding power supply |
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2017
- 2017-05-08 JP JP2017092230A patent/JP2018187645A/en active Pending
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