(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と出力端子との間にリアクトルと逆阻止ダイオードとの直列回路を直列に接続し、アーク起動時に前記リアクトルまたは前記リアクトルの一部に強制的に直流電流を所定時間幅と間隔で繰り返し流すためのスイッチング回路を設けたアーク加工装置。
【請求項２】
直流電源と出力端子との各間に設けられた２個の巻線を有し各巻線が共通に巻回されて各巻線を流れる電流によって同方向に励磁される１個の鉄心とからなるリアクトルと、前記リアクトルの巻線のうち少なくとも一方と出力端子との間に直列に接続された逆阻止ダイオードと、アーク起動時に前記リアクトルの少なくとも一方または前記リアクトルの少なくとも一方の一部に強制的に直流電流を所定時間幅と間隔で繰り返し流すためのスイッチング回路とを設けたアーク加工装置。
【請求項３】
前記各リアクトル巻線はそれぞれ中間端子を有し、前記スイッチング回路は前記２個のリアクトル巻線の各中間端子相互間を所定時間幅と間隔で繰り返し短絡する回路である請求項２に記載のアーク加工装置。
【請求項４】
前記スイッチング回路は、前記直流電源の出力を前記リアクトルを介して短絡することによって前記リアクトルまたは前記リアクトルの一部に所定時間幅と間隔で繰り返し電流を流す回路である請求項１または２のいずれかに記載のアーク加工装置。
【請求項５】
前記スイッチング回路は、前記直流電源とは別に設けられた補助直流電源から前記リアクトルまたは前記リアクトルの一部に電流を流す回路である請求項１または２のいずれかに記載のアーク加工装置。
【請求項６】
直流電源と出力端子との間にリアクトルと逆阻止ダイオードとの直列回路を直列に接続し、前記リアクトルと磁気結合した補助リアクトルと、アーク起動時に前記補助リアクトルに強制的に直流電流を所定時間幅と間隔で繰り返し流すためのスイッチング回路とを設けたアーク加工装置。
【請求項７】
前記スイッチング回路は、前記直流電源の出力を前記補助リアクトルを介して短絡することによって前記補助リアクトルに所定時間幅と間隔で繰り返し電流を流す回路である請求項６に記載のアーク加工装置。
【請求項８】
前記スイッチング回路は、前記直流電源とは別に設けられた補助直流電源から前記補助リアクトルに所定時間幅と間隔で繰り返し電流を流す回路である請求項６に記載のアーク加工装置。
【請求項９】
前記出力端子には、前記直流電源とは別に同極性の第２の直流電源が直列に接続された逆阻止ダイオードと共に並列に接続されている請求項１ないし８のいずれかに記載のアーク加工装置。
【請求項１０】
前記第２の直流電源は、出力電圧が前記直流電源の出力電圧よりも高くかつ出力電流が小さい電源である請求項８に記載のアーク加工装置。
【請求項１１】
前記直流電源は、出力電圧が前記第２の直流電源の出力電圧よりも高くかつ出力電流が小さい電源である請求項８に記載のアーク加工装置。
【請求項１２】
前記出力端子には、前記出力端子に接続される出力ケーブルの浮遊容量にたいして放電回路を形成する高抵抗値の抵抗器を並列に接続した請求項１ないし１１のいずれかに記載のアーク加工装置
【請求項１３】
前記スイッチング回路は、加工用の主アークが発生したときに動作を停止する回路である請求項１ないし１２のいずれかに記載のアーク加工装置。
【請求項１４】
前記スイッチング回路は、予め定められた回数だけ動作を繰返した後停止する回路である請求項１ないし１２のいずれかに記載のアーク加工装置。
【請求項１５】
前記リアクトルは小電流時には高いインダクタンスを示し大電流時には低いインダクタンスを示すリアクトルであり、前記逆阻止ダイオードにはさらにアークを安定させるための所定のインダクタンスの直流リアクトルが直列に接続されている請求項１ないし１４のいずれかに記載のアーク加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、アーク溶接または切断などに使われるアーク加工装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、アーク起動に高周波高電圧を使った場合の従来装置の例をアーク溶接の場合について示した図である。図１において、１０は溶接電源、１ないし３は１次入力線、４は電極で図示を省略した溶接トーチに保持されている。５は被加工物即ち被溶接物、６は電極側ケーブル、７は被溶接物側ケーブル、８は起動スイッチ、９は遠隔出力調整器である。溶接電源１０において、ＤＲ１は１次整流回路、ＴＲ１はインバータ回路、Ｔ１はインバータトランス、ＤＲ２は２次整流回路、Ｌ１はリアクトル、Ｃ１は高周波バイパスコンデンサ、ＨＦは高周波高電圧発生器、ＣＣはカップリングコイル、ＣＴ１は出力電流検出器、ＣＬ１は制御回路、Ｔｍ１は電極側出力端子、Ｔｍ２は被溶接物側出力端子である。
【０００３】
図１において、起動スイッチ８を押すと、制御回路ＣＬ１はこの起動信号の入力によって図示を省略したガス供給回路を駆動する。ガス供給回路は電極４と被溶接物５との間にシールドガスを放出する。シールドガスが電極４に達する時間を見計らって制御回路ＣＬ１は、インバータ回路ＴＲ１および高周波高電圧発生器ＨＦを駆動する。インバータ回路ＴＲ１は、数１０ＫＨｚの周波数でスイッチング動作し、インバータトランスＴ１の２次側に溶接アークに必要な電圧を誘起し２次整流回路ＤＲ２によって整流されて、無負荷電圧がカップリングコイルＣＣの２次巻線を経て電極側出力端子Ｔｍ１と被溶接物側出力端子Ｔｍ２に現れ、電極４と被溶接物５との間に加わる。  高周波発生器ＨＦは高周波高電圧をカップリングコイルＣＣの１次コイルに加え、２次コイルに誘起する高周波高電圧は電極側の出力端子Ｔｍ１、電極側ケーブル６、高周波バイパスコンデンサＣ１、被溶接物側出力端子Ｔｍ２を経て電極４と被溶接物５との間に加わる。このとき電極４と被加工物５との距離が近いと火花放電が発生する。この火花放電に引続いて電極４と被溶接物５との間に溶接用主アークが誘発される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような高周波高電圧を用いてアークを起動する従来装置においては、大型でかつ高価な高周波発生装置を用意する必要があるとともに、アーク起動時に発生させる高周波高電圧が隣接するケーブルや大地へもれ出したり、ケーブルや電極がアンテナとなって空中に高周波の電磁波を放射したりする。その結果、自機はもちろん近隣の他機にノイズ障害をもたらし、誤動作をひき起こすことが多かった。さらにケーブルが長くなると、ケーブル間・ケーブルと大地間の浮遊容量に高周波がバイパスされて減衰し、電極４と被溶接物５との間到達しないことになり、アーク起動が不確実になる。このため、高周波を用いる従来の方式ではケーブルの長さはせいぜい１０メートル程度が限度である。これよりも長いケーブルを用いるときには高周波の出力を極端に大きくすることが必要になり、このために高周波障害が増大し、使用に耐えないものであった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記従来装置の問題点を解決するために、高周波高電圧を用いず、アーク起動に先だって電源内部に設けられているリアクトルに強制的に加工用（溶接用）主電流と同じ極性の電流を流しておき、この電流を遮断する時に発生する高電圧を利用して、電極と被加工物間の絶縁を破ってアークを誘発させるようにしたアーク加工装置を提案したものである。
【０００６】
【実施例】
以下、本発明を図示の実施例によって説明する。
【０００７】
図２は本発明の実施例を示す接続図である。図２においてＬ２はリアクトル、ＴＲ２はリアクトルＬ２と２次整流回路ＤＲ２の正出力端子との間を短絡して、リアクトルＬ２に強制的に溶接電流と同極性の電流を流すためのスイッチング回路であり、スイッチング用トランジスタやゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）などの自己消弧型スイッチング素子または適当な転流回路を設けたサイリスタあるいは真空スイッチのような高耐圧の機械式スイッチ等が使用出来る。ＤＲ３は２次整流回路ＤＲ２の出力に対して順方向に極性が定められた逆阻止ダイオードであり、２次整流回路ＤＲ２に逆電圧が印加されることを防止するためのものである。ＣＬ２は制御回路であり、インバータ回路ＴＲ１とともにスイッチング回路ＴＲ２も制御する。同図において、その他は図１の従来装置と同じ機能の部品またはアセンブリのものに同一の符号を付して説明を省略する。
【０００８】
図２において、溶接の開始に当り作業者は電極４を被溶接物５に接近させ、起動スイッチ８を押す。制御回路ＣＬ２は起動スイッチ８からの起動信号を受けて、インバータ回路ＴＲ１に駆動信号を送ってこれを起動するとともにスイッチング回路ＴＲ２に導通指令信号を供給する。インバータ回路ＴＲ１の起動によってインバータトランスＴ１の１次側には数１０ｋＨｚの電圧が加わり、２次側でアーク溶接に必要な電圧値に変換されて、２次整流回路ＤＲ２によって直流に変換されてリアクトルＬ２とスイッチング回路ＴＲ２の直列接続回路に加えられる。スイッチング回路ＴＲ２が導通すると２次整流回路ＤＲ２の出力はリアクトルＬ２を通して短絡されることになり、このリアクトルＬ２とスイッチング回路ＴＲ２の直列回路を流れる電流は時間の経過とともに増加してゆく。制御回路ＣＬ２はリアクトルＬ２とスイッチング回路ＴＲ２との直列回路を流れる電流がある一定値になる頃に、インバータ回路ＴＲ１への駆動信号は加えたままにしておいて、スイッチング回路ＴＲ２に対する導通指令信号を絶ち、これを遮断する。この結果リアクトルＬ２の電流が零に向って急変しようとするので、その急変を阻止する方向、すなわちリアクトルの２次整流回路ＤＲ２側端子に正、逆阻止ダイオードＤＲ３側端子に負のパルス状の高電圧が発生する。このパルス状の高電圧は、正側は２次整流回路ＤＲ２と被溶接物側出力端子Ｔｍ２および被溶接物側ケーブル７を経て、また負側は逆阻止ダイオードＤＲ３、電極側出力端子Ｔｍ１および電極側ケーブル６を経て、電極４と被溶接物５との間に加わる。
【０００９】
ここで、このパルス状の高電圧が電極４と被溶接物５との間の絶縁破壊電圧よりも高い時は、この間に火花放電が発生し、この火花放電によって溶接用の主アーク放電が誘発される。一方、このときのパルス状電圧が電極４と被溶接物５との間の絶縁を破壊するには不十分であるときは、このパルス状電圧は、ケーブル６と７との間の浮遊容量に充電される。この充電電荷は、逆阻止ダイオードＤＲ２によって阻止されて２次整流回路ＤＲ２に逆流することが防止され維持される。制御回路ＣＬ２は、先のスイッチング回路の開放によって主アークが発生しなかったときには、一定の時間の後に再度スイッチング回路ＴＲ２を一定時間閉じて再度解放する。このスイッチング回路の再度の閉路及び開放によってリアクトルＬ２は再びパルス状の高電圧を発生する。この高電圧はさきにケーブル６と７との間の浮遊容量に充電されていた電圧と同極性であるので、この電圧をさらに上昇させる。この結果によっても電極４と被溶接物５との間の絶縁が破壊されない時は、再びスイッチング回路ＴＲ２がＯＮ−ＯＦＦを繰返す。これによって、ケーブル６と７との間の浮遊容量の充電が進行し、ついには電極４と被溶接物５との間の絶縁を破壊するに至り、火花放電が発生し、これによって主アークが誘発されることになる。
【００１０】
このようにして主アークが発生すると電流検出器ＣＴ１がこれを検出し、制御回路ＣＬ２はスイッチング回路ＴＲ２をＯＦＦに保つと共に遠隔出力調整器９からの指令値と出力電流値とが一致するように出力電流を制御する。また、起動指令から主アークが発生するまでの間はスイッチング回路は適当な間隔でＯＮ−ＯＦＦを繰返すことになるが、その回数はケーブル６、７が長くこれらの間の浮遊容量が大きくなるほど多くなる。したがってケーブルが長くなっても電極と被溶接物との間に印加される最終電圧は変わらないので、アークの起動がケーブルの長さに関係なく確実となる。また、アーク起動のために発生させるパルス状電圧は１回ないし数回程度であるので、当然従来の高周波方式のものと比べて比較にならないほどノイズ障害は少ない。
【００１１】
なお、図２の実施例において、スイッチング回路のＯＮ−ＯＦＦ動作を主アークが発生するまで繰返さず、予め定めた回数に制限し、これらの動作によってケーブル６、７間に充電された電圧を用いて、電極４を被溶接物５にさらに接近させて火花放電を発生せるようにしてもよい。
【００１２】
なお、スイッチング回路ＴＲ２の１回のＯＮ−ＯＦＦ動作でケーブル６と７との間の浮遊容量に充電に使われるエネルギーは、スイッチング回路ＴＲ２のＯＦＦの瞬間にリアクトルＬ２に流れていた電流値できまる。それ故、このエネルギーは、制御回路ＣＬ２にあらかじめスイッチング回路をＯＦＦにするときの電流値を設定しておき、電流検出器ＣＴ１の出力が設定値なったときにＯＦＦする方法、スイッチング回路ＴＲ２に直列に接続する抵抗器の抵抗値を調整する方法、インバータ回路ＴＲ１の動作と同期させてスイッチング回路をＯＦＦさせる位相を定める方法、またはこれらの種々の方法を組み合わせることによって調整することができる。
【００１３】
図３は、図２の実施例を改善した別の実施例を示す接続図である。同図において、Ｌ３はリアクトルであるが中間端子を有するところが図２に示した実施例のリアクトルＬ２と異なる。スイッチング回路ＴＲ２はリアクトルＬ３の中間端子と被溶接物側出力端子Ｔｍ２（２次整流回路ＤＲ２の正出力端子）との間に接続される。同図においてその他は、図２に示した実施例と同じ機能の部品またはアセンブリのものに同一の符号を付して説明を省略する。
【００１４】
図３において、起動時に起動スイッチ８を押すと起動信号が制御回路ＣＬ２に入力され、これによってインバータ回路ＴＲ１が起動するとともにスイッチング回路ＴＲ２が導通する。この時、出力回路はリアクトルＬ３の２次整流回路ＤＲ２側とその中間端子との間の巻線とスイッチング回路ＴＲ２の直列回路によって短絡される。ここで、リアクトルＬ３の２次整流回路ＤＲ２側端子と中間端子間の巻数をＮ１、リアクトルＬ３の中間端子と電極側出力端子Ｔｍ１間の巻数をＮ２とすると、スイッチング回路ＴＲ２が導通状態から遮断するときに電極４と被溶接物５との間に加わる電圧は、リアクトルＬ３の両端間に現れる電圧で、これはリアクトルＬ３の２次整流回路ＤＲ２側端子と中間端子間の電圧の｛（Ｎ１＋Ｎ２）／Ｎ１｝倍である。このことは、アーク起動のために出力端子Ｔｍ１とＴｍ２との間に要求される電圧は同じであるから、スイッチング回路ＴＲ２にかかる電圧はリアクトルＬ３の２次整流回路ＤＲ２側端子と中間端子間の電圧のみであるので、スイッチング回路ＴＲ２に必要な耐電圧は、図２の実施例の場合のＮ１／（Ｎ１＋Ｎ２）でよいことを意味する。
【００１５】
図３の実施例においても１回のスイッチング回路ＴＲ２のＯＮ−ＯＦＦ動作で主アークが発生しないときは、所定の間隔でＯＮ−ＯＦＦを繰返し、主アークの発生を検出して、または予め定めた回数だけＯＮ−ＯＦＦを繰返した後にスイッチング回路ＴＲ２の動作を停止する。
【００１６】
図４は、本発明の別の実施例を示す接続図である。同図の実施例は、図３に示した実施例にさらにアーク安定用の直流リアクトルＬ４を出力回路に直列に追加したものに相当する。この場合、リアクトルＬ３は起動時にその中間端子に接続されたスイッチング回路ＴＲ２がＯＮ−ＯＦＦすることによって、高電圧を発生するためのものであり、溶接用主アークが発生した後は、その大きな溶接用電流によって飽和してもよいものである。それ故、リアクトルＬ３は小電流域で大きなインダクタンスを示し、大電流域ではほとんどインダクタンスが消滅する特性のものを用いると、スイッチング回路ＴＲ２に流す電流を小さな値にすることができ、その電流容量を低減できる。リアクトルＬ４は溶接時に流れる電流に対してアークの安定・継続に適したインダクタンスを示すものを用いるのはもちろんである。
【００１７】
なお、図４において、リアクトルＬ４と逆阻止ダイオードＤＲ３の位置は互いに図示と逆の位置であってもよい。
【００１８】
図５は本発明のさらに別の実施例を示す接続図である。Ｌ５は１個の鉄心に２個の巻線Ｌ５（１／２）  およびＬ５（２／２）  を有するリアクトルである。同図においてその他は、図２と同じ機能の部品またはアセンブリのものに同符号を付して説明を省略する。リアクトルＬ５は互いに絶縁された二つの巻線が一つの共通の鉄心に巻かれて磁気的に結合した二つのリアクトル巻線からなっており、各巻線の電流は同じ向きに鉄心を励磁する極性となるように巻き方向が定められている。リアクトルＬ５の一方の巻線Ｌ５（１／２）  は、２次整流回路ＤＲ２の負出力端子と逆阻止ダイオードＤＲ３との間、また他方の巻線Ｌ５（２／２）  は２次整流回路ＤＲ２の正出力端子と被溶接物側出力端子Ｔｍ２間に接続される。スイッチング回路ＴＲ２はリアクトルＬ５（１／２）  と逆阻止ダイオードＤＲ３との接続点とリアクトルＬ５（２／２）  と出力端子Ｔｍ２との間に接続されて、２次整流回路ＤＲ２の出力をリアクトルＬ５（１／２）  とＬ５（２／２）  とを介して短絡するように構成されている。
【００１９】
図５の実施例において、その動作は図２の実施例とリアクトル部分を除いて同じである。図５において、各巻線の極性は前述のように同じ方向に鉄心を励磁する極性に定められているので、両巻線の発生する電圧は加算されることになる。そこで、リアクトルＬ５の各巻線の巻回数をそれぞれ図２のリアクトルＬ２の２分の１とするとスイッチング回路ＴＲ２が導通から解放になるときに電極４と被溶接物５間に発生するパルス状の高電圧の大きさは図２に示した実施例と同じ電圧が得られる。
【００２０】
なお、図５において、スイッチング回路ＴＲ２はリアクトルＬ５（１／２）  と逆阻止ダイオードＤＲ３との間と２次整流回路ＤＲ２の正出力端子との間（図中のＡ−Ｂ点間）、または２次整流回路ＤＲ２の負出力端子と出力端子Ｔｍ２との間（図中のＣ−Ｄ点間）に接続して、その導通によりリアクトルＬ５（１／２）  またはＬ５（２／２）  のいずれか一方に強制的に電流を流すようにしてもよい。
【００２１】
図６は本発明のさらに別の実施例を示す接続図である。Ｌ６は図５に示した実施例に用いたリアクトルとほぼ同様のリアクトルであるが、各巻線には中間端子を設けてある。同図においてその他は図５に示した実施例と同じ機能の部品またはアセンブリに同符号を付して説明を省略する。
【００２２】
図６において、リアクトルＬ６のそれぞれの巻線Ｌ６（１／２）  、Ｌ６（２／２）  は２次整流回路ＤＲ２の負出力端子と逆阻止ダイオードＤＲ３との間および２次整流回路ＤＲ２の正出力端子と被溶接物側出力端子Ｔｍ２との間に接続される。それぞれの巻線には中間端子を設け両中間端子間にスイッチング回路ＴＲ２を接続している。同図の実施例は、図５の実施例に対して図３の実施例に用いたリアクトルを応用したものであり、図３の実施例において説明したのと同じ理由でスイッチング回路ＴＲ２に印加される電圧は中間端子間での巻数に応じて低くなるのでその耐電圧は低いものでよい。
【００２３】
図７は、本発明の別の実施例を示す接続図である。同図において、直流電源１０には、逆阻止ダイオードＤＲ３と直列に接続されたリアクトルＬ７の他に２次整流回路ＤＲ２の出力端子間に接続された補助リアクトルＬ８とスイッチング回路ＴＲ２との直列回路を有する。リアクトルＬ７と補助リアクトルＬ８とは磁気的に密に結合されており、各リアクトルの巻線は、２次整流回路ＤＲ２の出力によってそれぞれ流れる電流によって同じ方向に磁束が発生する極性に定められている。同図において、上記以外の構成は、図１ないし図６に示した例と同機能のものに同符号を付して説明を省略する。
【００２４】
図７の実施例において、スイッチング回路ＴＲ２が導通すると補助リアクトルＬ８に２次整流回路ＤＲ２から電流が流れ、この電流がスイッチング回路ＴＲ２によって遮断されたときにリアクトルＬ７に２次整流回路ＤＲ２の出力と同じ極性の高電圧が両リアクトルの巻数比に応じて発生し、その電圧がケーブル６と７との間の浮遊容量に充電される。この充電電圧がスイッチング回路ＴＲ２のＯＮ−ＯＦＦごとに上昇し、図２などに示した実施例と同様に電極４と被溶接物５との間の絶縁破壊電圧を超えると火花放電が発生し、溶接用主アークが誘発される。
【００２５】
図７の実施例においては、補助リアクトルＬ８には、アーク起動時にのみ１回ないし数回だけ電流が短時間ずつ流れるだけであるので、リアクトルＬ８の巻線の電流容量は、ごく小さなものでよいことになる。
【００２６】
図８は、図７の補助リアクトルＬ８とスイッチング回路ＴＲ２との直列回路を別に設けた直流電源Ｅ１に接続したものであって、その動作は図７に示した実施例と同様である。
【００２７】
図９は、図８の実施例における直流電源Ｅ１をインバータトランスＴ２に設けた補助巻線の出力を補助整流回路ＤＲ４にて直流にした補助直流電源に代えたものであり、図８の実施例と同様に図７の実施例と同じ動作をする。
【００２８】
なお、図２ないし図６に示した実施例においても、スイッチング回路ＴＲ２によって２次整流回路ＤＲ２からリアクトルに電流を流す代りに、図８または図９のように別に設けた直流電源を用意して、この直流電源からスイッチング回路ＴＲ２を介してリアクトルに電流を流すようにしてもよいのはもちろんである。
【００２９】
図１０は、本発明の別の実施例を示す接続図であり、先に示した図３の実施例をさらに改良したものに相当する。同図において、インバータトランスＴ３に設けた補助巻線、この補助巻線の出力を整流して直流に変換する整流回路ＤＲ５、出力電流制限用抵抗器Ｒ１および逆阻止ダイオードＤＲ６は、２次整流回路ＤＲ２、リアクトルＬ３、逆阻止ダイオードＤＲ３よりなる主回路の出力よりも比較的高電圧で小電流の補助直流電源を構成しており、主回路と並列にして出力端子Ｔｍ１、Ｔｍ２に接続されている。また、ＣＴ２は補助整流回路ＤＲ５の出力電流を検出する電流検出器である。
同図において、その他は図３に示した実施例と同機能のものに同符号を付して説明を省略する。
【００３０】
同図において、アークスタート時に、起動スイッチ８から起動指令信号が供給されると、図３において説明したのと同様に、スイッチング回路ＴＲ２のＯＮ−ＯＦＦ動作によって高電圧が発生し、この高電圧によってケーブル６、７間の浮遊容量が充電されて電極４と被溶接物５との間の電圧が上昇し、両者間の絶縁破壊電圧に至って火花放電が発生する。この時、電極４と被溶接物５との間には２次整流回路ＤＲ２からの出力と補助整流回路ＤＲ５からの出力とが供給されている。この補助整流回路ＤＲ５からの出力は、前述のように２次整流回路ＤＲ２の出力よりも高電圧であるので、火花放電に続いてこの補助整流回路からの出力によってまず小電流の初期アークが発生する。この初期アークの発生を電流検出器ＣＴ２によって検出し、制御回路ＣＬ２はスイッチング回路ＴＲ２の動作を停止し、これを開放状態に保持する。初期アークに引き続いて主電源である２次整流回路ＤＲ２からの出力によって主アークが発生し溶接が開始される。この２次整流回路ＤＲ２からの出力は電流検出器ＣＴ１によって検出されて遠隔出力調整器９の設定値と比較され、出力電流が設定値に一致するように制御される。
【００３１】
このように図１０の実施例においては、スイッチング回路ＴＲ２の動作によって発生した高電圧によって発生した火花電放電から主放電に移行する時の電流の立上がり時の不安定期間に比較的高い電圧の補助電源から電力を供給することによって主アークへの移行がより確実となる。
【００３２】
図１１は、図１０に示した実施例の変形例に相当するものであり、スイッチング回路を補助整流回路側に移したものである。同図においては、補助電源の整流回路ＤＲ５の出力側に中間タップを有するリアクトルＬ９が逆阻止ダイオードＤＲ６と直列にして設けられており、スイッチング回路ＴＲ２はこのリアクトルＬ９の中間タップと整流回路ＤＲ５の正出力端子との間に接続されている。主出力回路は直流リアクトルＬ１と逆阻止ダイオードＤＲ３とが直列に接続されて出力端子Ｔｍ１、Ｔｍ２に接続されている。
【００３３】
同図の装置において、補助整流回路ＤＲ５は、比較的高電圧小電流であり、２次整流回路ＤＲ２は比較的低電圧であるが主アークを賄うのには十分な出力電流と電圧とを供給する。同図において、スイッチング回路ＴＲ２がＯＮすることによって図１０の実施例と同様に整流回路ＤＲ５からの出力がリアクトルＬ９に流れ、スイッチング回路ＴＲ２がＯＦＦすることによって高いパルス状電圧が発生し、この電圧がケーブル６と７との間の浮遊容量に充電される。スイッチング回路ＴＲ２のＯＮ−ＯＦＦの繰り返しによって電極４と被溶接物５との間の電圧が上昇し両者間の絶縁破壊電圧に達したときに火花放電が発生し、これにつづいて補助整流回路ＤＲ５からの出力が抵抗器Ｒ１、リアクトルＬ９を通して供給されて小さな初期アークに移行し、これに続いて２次整流回路ＤＲ２からの主電源から主アークが発生する。
【００３４】
図１１の実施例においては、補助整流回路ＤＲ５の出力が２次整流回路ＤＲ２の出力に比べて高電圧であるので、スイッチング回路ＴＲ２のＯＮ−ＯＦＦによって発生するパルス状電圧もその分だけ高くなり、これに逆比例してスイッチング回路ＴＲ２に流すべき電流は少なくてすむことになる。また、主アークが確立した後は、補助整流回路ＤＲ５からの出力電流は流れないから、リアクトルＬ９の電流容量は小さなものでよく、極く小形のリアクトルを用意すればよいことになる。
【００３５】
なお、スイッチング回路（ＴＲ２）のＯＮ−ＯＦＦによってケーブル６と７との間の浮遊容量に充電された電圧は、極めて高く、数１０００Ｖに達する。もしもこの充電されたままの状態で実際のアーク起動が行なわれないときには、この高電圧が電極と被溶接物との間にとどまることになって出力端子やケーブル等の絶縁破壊を招くのみならず、万一電極に作業者が触れた時には感電する可能性がある。そこで起動操作をしなくなった後は、速やかにこの充電電荷を放電させることが必要となる。このためには、出力端子Ｔｍ１、Ｔｍ２の間に高抵抗、例えば、１００ＭΩないし数１００ＭΩ程度の抵抗器を接続しておけばよい。通常ケーブル６と７との間の浮遊容量は数１０ｐＦないし数１００ｐＦ程度であるので上記の抵抗器を出力端子に接続しておけば起動操作を止めて、スイッチング回路ＴＲ２がＯＮ−ＯＦＦ動作を停止した後は数１０ｍｓないし数１００ｍｓでほぼ安全な電圧まで放電してしまうことになる。また、この放電用抵抗器に直列に発光ダイオードやネオン管などの表示素子を接続しておくと、電極間に高電圧が印加されている間はこれが発光して高充電状態を表示し、警告灯に代えることができる。
【００３６】
さらに、起動操作をするときは、電極４を被溶接物５に接近させた状態で行うものであり、スイッチング回路ＴＲ２のＯＮ−ＯＦＦを数回繰返したときにアークは起動されるのが通常である。しかし、電極が被溶接物から極端に離れ過ぎているとこれが永久にスタート出来ないことになる。このようなときは、スイッチング回路ＴＲ２のＯＮ−ＯＦＦ動作の繰返しは無駄であり、かつ高電圧が電極に印加され続けることになるので、これを防止し、機器の保護をはかるためにスイッチング回路のＯＮ−ＯＦＦ動作は数回ないし１０数回程度行なうと停止するように、その動作回数を制限するようにしてもよい。このためには、制御回路ＣＬ２にスイッチング回路ＴＲ２の動作回数を計数しその繰返し回数が設定回数に達したときに異常として装置を停止する機能を持たせればよい。
【００３７】
前記いずれの実施例においても、溶接電源の主回路はインバータ制御式を用いて説明したが、本発明の実施に当たっては溶接電源の主回路方式はインバータ制御式に限られるものではない。すなわちトランスの２次側でのサイリスタ制御、直流のチョッパ制御等であってもよい。さらにその出力形態は先に説明した直流出力でも交流出力でも良くさらには直流あるいは交流の各波形に周期的に脈動する成分を含むものやパルス波形のものでも良いのはもちろんである。
【００３８】
さらに、上記各実施例は、本発明をアーク溶接に適用する場合についてのみ説明したが、本発明はアーク放電を利用して加工を行うものであればなんでも適用出来るものであり、例えば溶接以外にアーク切断、アーク溶射、アーク加熱、アーク溶融などに適用出来る。
【００３９】
また、パイロットアークを用いないプラズマアーク溶接やプラズマアーク切断にも適用出来る。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、上記の通り高周波発生装置が発生する高周波を使わずに、加工用電源の主回路のリアクトルにあらかじめ強制的に電流を流しておき、これを遮断するときに発生する高電圧をアーク起動に利用するものであるので大形で高価な高周波発生装置が不要となるばかりでなくケーブルの長さにかかわらず確実なアーク起動が可能となり、かつ、高周波ノイズ障害をほとんど無くすことができるものである。それ故、従来ではアーク起動が不可能であった数１０ｍにおよぶ長大なケーブルを使用したアーク加工装置においても確実なアーク起動ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】高周波高電圧回路によってアーク起動をする従来装置の例を示す接続図
【図２】本発明をアーク溶接に適用したときの実施例を示す接続図
【図３】本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図
【図４】本発明をアーク溶接に適用したときのさらに別の実施例を示す接続図
【図５】本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図
【図６】本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図
【図７】本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図
【図８】本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図
【図９】本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図
【図１０】本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図
【図１１】本発明をアーク溶接に適用したときの別の実施例を示す接続図
【符号の説明】
１、２、３    １次入力線
４      電極
５      被溶接物
６      電極側ケーブル
７      被溶接物側ケーブル
８      起動スイッチ
９      遠隔出力調整器
１０      溶接電源
ＤＲ１    １次整流回路
ＤＲ２    ２次整流回路
ＤＲ３    逆阻止ダイオード
ＤＲ４    補助整流回路
ＤＲ５    補助整流回路
ＤＲ６    逆阻止ダイオード
ＴＲ１    インバータ回路
ＴＲ２    スイッチング回路
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３      インバータトランス
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４  リアクトル
Ｌ５（１／２）  、Ｌ５（２／２）      リアクトル
Ｌ６（１／２）  、Ｌ６（２／２）      リアクトル
Ｌ７、Ｌ９  リアクトル
Ｌ８    補助リアクトル
ＣＴ１、ＣＴ２    出力電流検出器
ＣＬ１、ＣＬ２、    制御回路
Ｔｍ１      電極側出力端子
Ｔｍ２      被溶接物側出力端子
Ｒ１    抵抗器
Ｅ１    直流電源
ＨＦ      高周波高電圧発生器
ＣＣ      カップリングコイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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