JPH039894Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、複数個の電極により母材の溶接部
を溶接する多電極式TIG溶接装置に関する。

〔従来技術〕

従来、多電極式TIG溶接装置は、たとえば第１
図に示すように構成されており、１はΔ結線され
た１次側巻線である第１〜第３巻線１ａ，１ｃの
各接続点２ａ〜２ｃが３相交流電源に接続された
電源トランス、３ａ〜３ｃはカソードがそれぞれ
トランス１の２次側巻線である第４〜第６巻線１
ｄ〜１ｆに接続された第１〜第３ダイオード、３
ｂ〜３ｆはアノードやそれぞれ第１〜第３ダイオ
ード３ａ〜３ｃのカソードに接続され第１〜第３
ダイオード３ａ〜３ｃとともに３相全波整流回路
３が構成されている。

４は両端が第１〜第３ダイオード３ａ〜３ｃの
アノードおよび第４〜第６ダイオード３ｄ〜３ｆ
のカソードに接続された平滑コンデンサ、５はエ
ミツタがコンデンサ４の一端に接続されたNPN
型のトランジスタからなるシリースレギユレー
タ、６は一端がレギユレータ５のコレクタに接続
され溶接電流を検出して検出信号出力端子から検
出信号を出力する電流検出器、７は検出信号入力
端子が検出器６の検出信号出力端子に接続された
制御回路であり、レギユレータ５のトランジスタ
のベースにベース制御信号を出力するとともに、
後述の第１，第２スイツチングトランジスタのベ
ースに数100Hzの低周波制御信号を出力する。

８，９はエミツタが検出器６の他端に接続され
前記低周波制御信号によりスイツチングする
NPN型の第１，第２スイツチングトランジスタ
（以下第１，第２トランジスタという）、１０，１
１は一端それぞれ第１，第２トランジスタ８，９
のコレクタに接続された第１，第２結合コイル、
１２，１３はそれぞれ両結合コイル１０，１１に
接続されたTIG溶接用トーチからなる第１，第２
電極、１４は母材であり、第４〜第６ダイオード
３ｄ〜３ｆのカソードに接続され、該母材１４の
各接続部がそれぞれ両電極１２，１３により溶接
される。

そして母材１４を溶接する場合、制御回路７か
ら出力されるベース制御信号によりレギユレータ
５のトランジスタがオンするとともに、制御回路
７から第１トランジスタ８のベースに数100Hzの
低周波制御信号が出力されて第２図ａに示すよう
に第１トランジスタ８がオン、オフを繰り返し、
第１トランジスタ８のオン期間に、整流回路３か
らの電流が整流回路３，母材１４，第１電極１
２，第１結合コイル１０，第１トランジスタ８の
コレクタ，エミツタ，検出器６，レギユレータ
５，整流回路３からなる直列回路を流れ、第１電
極１２と母材１４との間にアークが発生し、溶加
材が溶融して第１電極１２による母材１４の溶接
部の溶接が行なわれる。

つぎに、制御回路７から第２トランジスタ９の
ベースに前記の第１トランジスタ８への低周波制
御信号を反転した波形の低周波制御信号が出力さ
れ、第２図ｂに示すように、第２トランジスタ９
が第１トランジスタ８のオン，オフ動作とは逆に
オン，オフを繰り返し、第２トランジスタ９のオ
ン期間，すなわち第１トランジスタ８のオフ期間
に、整流回路３からの電流が整流回路３，母材１
４，第２電極１３，第２結合コイル１１，第２ト
ランジスタ９のコレクタ，エミツタ，検出器６，
レギユレータ５，整流回路３からなる直列回路を
流れ、第２電極１３と母材１４との間にアークが
発生し、溶加材が溶融して第２電極１３による母
材１４の前記溶接部の溶接が行なわれ、これらの
動作が繰り返され、母材１４と両電極１２，１３
との間に第２図Ｃに示すような所定レベルＩの溶
接電流が連続的に流れ、両電極１２，１３が溶接
部に沿つて走行し、両電極１２，１３による母材
１４の各溶接部それぞれの溶接が交互に行なわれ
る。

なお、アークスタートの際、図示されていない
が、両結合コイル１０，１１と母材１４との間に
高周波高電圧電源を接続し、前記電源による高周
波高電圧が母材１４と両電極１２，１３との間に
印加されて両電極１２，１３，母材１４間にアー
クが発生し、溶接が開始される。

このとき、検出器６により母材１４，両電極１
２，１３間を流れる溶接電流が検出されて検出信
号が制御回路７に出力され、前記溶接電流が一定
になるように、制御回路７からレギユレータ５の
トランジスタへのベース制御信号が制御され、母
材１４と両電極１２，１３との間を流れる溶接電
流が定電流制御される。

また、両電極１２，１３と母材１４との間に交
互にアークが発生するため、母材１４および両電
極１２，１３間それぞれに同時に通電してアーク
を発生した場合に生じる一方のアークへの他方の
アークの引き込み現象、すなわちアークの干渉が
防止され、均一な溶接ビードが形成される。

しかし、第１図の場合は簡単のためにレギユレ
ータ５を１個のトランジスタにより構成したが、
通常は溶接電流が大電流であるため、複数個のト
ランジスタを並列に設けてレギユレータ５を構成
しなければならず、しかもレギユレータ５の各ト
ランジスタが発熱するため、これらのトランジス
タの冷却手段が必要になり、構成が複雑になると
ともに、平滑コンデンサ４が電極１２，１３，母
材１４への通電回路側にあるため、コンデンサ４
も大容量のものを使用しなければならず、トラン
ス１も大型になり、装置全体が大型化するという
欠点がある。

また、レギユレータ５のトランジスタのベース
制御信号を制御して溶接電流の定電流制御を行な
つているため、溶接電流の変動に対する応答が遅
く、溶接電流の迅速な制御を行なえないという欠
点がある。

〔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、構成の簡素化および小型化を図り、応答
性よく溶接電流を定電流制御することを目的とす
る。

〔考案の構成〕 この考案は、直流電源と、高周波制御信号およ
び低周波制御信号を出力する制御回路と、前記電
源に接続され前記高周波制御信号によりスイツチ
ングして前記電源からの直流を高周波交流として
出力する高周波スイツチング回路と、１次巻線が
前記スイツチング回路に接続された高周波トラン
スと、前記トランスの２次巻線に接続され前記両
巻線を介した前記高周波交流を整流する整流回路
と、前記整流回路に接続され前記低周波制御信号
により順次にスイツチングする複数個の低周波ス
イツチング素子と、前記各素子を介して母材との
間に前記整流回路からの電流が順次に通流されて
前記母材の溶接部を順次に溶接する複数個の電極
とを備えた多電極式TIG溶接装置である。

〔考案の効果〕

したがつて、この考案の多電極式TIG溶接装置
によると、制御回路からの高周波制御信号により
スイツチングする高周波スイツチング回路を設
け、高周波トランスの１次巻線、２次巻線を介し
て前記高周波スイツチング回路による高周波交流
を整流する整流回路とを設けるとともに、前記制
御回路からの低周波制御信号により順次にスイツ
チングして母材および各電極間に前記整流回路か
らの電流を順次に通流する複数個の低周波スイツ
チング素子を設けたことにより、従来のようなシ
リースレギユレータが不要となり、平滑コンデン
サが小容量のもので済み、しかも大型の電源トラ
ンスも不要となり、構成の簡素化および小型化を
図ることができる。

さらに、制御回路からの高周波制御信号の周波
数を制御して高周波スイツチング回路のスイツチ
ング周波数を制御することにより、溶接電流の変
動に対する定電流制御の応答を早くすることがで
き、応答性よく溶接電流を定電流制御することが
できる。

〔実施例〕

つぎに、この考案を、その１実施例を示した第
３図とともに詳細に説明する。

同図において、１５は商用交流電源、１６は両
入力端子が電源１５の両端に接続され電源１５の
商用交流を整流する直流電源としてのダイオード
ブリツジ整流回路、１７は両端が整流回路１６の
正，負出力端子に接続された平滑コンデンサ、１
８は後述の第３，第４トランジスタのベースに位
相が180゜ずれた高周波制御信号をそれぞれ出力し
第５，第６トランジスタのベースに位相が180゜ず
れた数100Hzの低周波制御信号を出力する制御回
路、１９はNPN型の第３，第４トランジスタ１
９ａ，１９ｂからなる高周波スイツチング回路で
あり、両トランジスタ１９ａ，１９ｂそれぞれの
ベースが制御回路１８の両高周波制御信号出力端
子にそれぞれ接続されるとともに、両エミツタが
整流回路１６の負出力端子に接続されており、前
記高周波制御信号により両トランジスタ１９ａ，
１９ｂが交互にオン，オフを繰り返し、整流回路
１６，コンデンサ１７により整流、平滑された直
流を高周波交流に変換する。

２０は１次巻線２０ａの一端および他端がそれ
ぞれ第３，第４トランジスタ１９ａ，１９ｂのコ
レクタに接続されるとともに１次巻線２０ａの中
間タツプが整流回路１６の正出力端子に接続され
た高周波トランス、２１はそれぞれカソードがト
ランス２０の２次巻線２０ｂの両端に接続されア
ノードが互いに接続された整流用第７，第８ダイ
オード２１ａ，２１ｂからなりトランス２０の両
巻線２０ａ，２０ｂを介した高周波スイツチング
回路１９による高周波交流を整流する整流回路、
２２，２３はそれぞれベースが制御回路１８の両
低周波制御信号出力端子に接続されるとともにエ
ミツタが第７ダイオード２１ａのアノードに接続
され、前記低周波制御信号により交互にオン，オ
フを繰り返す低周波スイツチング素子である
NPN型の第５，第６トランジスタ、２４は一端
が２次巻線２０ｂの中間タツプに接続されるとと
もに検出信号出力端子が制御回路１８の検出信号
入力端子に接続され溶接電流を検出して検出信号
を出力する電流検出器、２５，２６は一端が第
７，第８トランジスタ２２，２３のコレクタに接
続された第３，第４結合コイル、２７，２８は両
結合コイル２５，２６に接続されたTIG溶接用ト
ーチからなる第３，第４電極、２９は母材であ
り、検出器２４の他端に接続され、母材２９の各
溶接部それぞれが両電極２７，２８により溶接さ
れる。

つぎに、前記実施例の動作について説明する。

まず、制御回路１８から出力される高周波制御
信号により第３，第４トランジスタ１９ａ，１９
ｂが交互にオン，オフを繰り返し、第３トランジ
スタ１９ａのオン期間，すなわち第４トランジス
タ１９ｂのオフ期間に、整流回路１６およびコン
デンサ１７により整流、平滑された電流が１次巻
線２０ａの中間タツプおよび一端，第３トランジ
スタ１９ａのコレクタ，エミツタ、整流回路１６
を流れるとともに、第４トランジスタ１９ｂのオ
ン期間、すなわち第３トランジスタ１９ａのオフ
期間に、整流回路１６およびコンデンサ１７によ
り整流、平滑された電流が１次巻線２０ａの中間
タツプおよび他端、第４トランジスタ１９ｂのコ
レクタ、エミツタ、整流回路１６を流れ、これら
の動作が繰り返され、高周波スイツチング回路１
９により直流が高周波交流に変換されてトランス
２０の１次巻線２０ａに高周波交流電流が流れ、
整流回路２１によりトランス２０の両巻線２０
ａ，２０ｂを介した高周波交流が整流される。

そして、制御回路１８からベースに出力される
低周波制御信号により第５，第６トランジスタ２
２，２３が交互にオン，オフを繰り返し、第５ト
ランジスタ２２のオン期間、すなわち第６トラン
ジスタ２３のオフ期間に、整流回路２１からの電
流が整流回路２１，検出器２４，母材２９，第３
電極２７，第３結合コイル２５，第５トランジス
タ２２のコレクタ，エミツタ、整流回路２１から
なる直列回路を流れ、第３電極２７，母材２９間
にアークが発生して溶加材が溶融するとともに、
第６トランジスタ２３のオン期間，すなわち第５
トランジスタ２２のオフ期間に、整流回路２１か
らの電流が整流回路２１，検出回路２４，母材２
９，第４電極２８，第４結合コイル２６，第６ト
ランジスタ２３のコレクタ，エミツタ，整流回路
２１からなる直列回路を流れ、第４電極２８，母
材２９間にアークが発生して溶加材が溶融し、こ
れらの動作が繰り返され、両電極２７，２８それ
ぞれと母材２９との間に交互にアークが発生して
母材２９，両電極２７，２８間に所定レベルの溶
接電流が連続的に流れ、両電極２７，２８が母材
２９の溶接部に沿つて走行し、両電極２７，２８
による母材２９の１個の溶接部の溶接が交互に行
なわれる。

なお、アークスタートは前記第１図の場合と同
じ様に、高周波高電圧電源の接続により行なわれ
る。

このとき、検出器２４により母材２９，両電極
２７，２８間を流れる溶接電流が検出されて検出
信号が制御回路１８に出力され、前記溶接電流が
一定になるように、制御回路１８から第３，第４
トランジスタ１９ａ，１９ｂへの高周波制御信号
の周波数が制御され、両トランジスタ１９ａ，１
９ｂのオン，オフの繰り返し周波数、すなわちス
イツチング周波数が制御されて１次巻線２０ａを
流れる高周波交流電流が制御され、溶接電流が定
電流制御される。

したがつて、前記実施例によると、トランスに
より１次側の定電流制御回路と負荷回路とを切り
離したため、前記したシリースレギユレータ５が
不要になるとともに、コンデンサ１７が小容量で
済み、大容量のコンデンサが不要となり、しかも
高周波トランス２０が前記した電源トランス１に
比べて小型であるため、構成の簡素化および小型
化を図ることができる。

さらに、制御回路１８からの高周波制御信号の
周波数を制御することにより、溶接電流を一定に
制御でき、しかも高周波制御信号による第３，第
４トランジスタ１９ａ，１９ｂのスイツチング周
波数が非常に高いため、溶接電流の変動に対する
応答性に優れている。

なお、電極は３個以上であつても、この考案を
同様に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の多電極式TIG溶接装置の結線
図、第２図ａ〜ｃは第１図の動作説明用タイミン
グチヤート、第３図はこの考案の多電極式TIG溶
接装置の１実施例の結線図である。 １６…ダイオードブリツジ整流回路、１８…制
御回路、１９…高周波スイツチング回路、２０…
高周波トランス、２０ａ，２０ｂ…１次，２次巻
線、２１…整流回路、２２，２３…第５，第６ト
ランジスタ、２７，２８…電極、２９…母材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 直流電源と、高周波制御信号および低周波制御
   信号を出力する制御回路と、前記電源に接続され
   前記高周波制御信号によりスイツチングして前記
   電源からの直流を高周波交流として出力する高周
   波スイツチング回路と、１次巻線が前記スイツチ
   ング回路に接続された高周波トランスと、前記ト
   ランスの２次巻線に接続され前記両巻線を介した
   前記高周波交流を整流する整流回路と、前記整流
   回路に接続され前記低周波制御信号により順次に
   スイツチングする複数個の低周波スイツチング素
   子と、前記各素子を介して母材との間に前記整流
   回路からの電流が順次に通流されて前記母材の溶
   接部を順次に溶接する複数個の電極とを備えた多
   電極式TIG溶接装置。