(57)【要約】【課題】  被加工物の材質の違いが原因でＴＩＧ溶接機のスタート性が悪くなることがあり、スタート性を向上させる対策として、放電ギャップ長を調整することが多々ある。【解決手段】  共振回路と、共振回路の共振周波数を制御する高周波制御回路と、フライバックトランスの２次側に並列に接続し、２つの支柱部に対し直交方向に２つの電極を貫通させて固定し対向する面が所定のギャップ長を形成する放電ギャップ機構部と、複数の２次側コンデンサと、カップリングコイルとで形成する高周波発生装置において、放電ギャップ機構部に、電極の一方を前後に回転移動してギャップ長を調整する移動駆動部と、移動駆動部を駆動させるモータと、モータの回転数を検出するエンコーダと、モータの回転数に基づいてギャップ長がギャップ設定値になるようにモータを制御するモータ制御回路と、を設けたことを特徴とする高周波発生装置である。【選択図】図１
2014023237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振コンデンサをフライバックトランスの１次側に接続して成る共振回路と、前記共振回路の共振周波数を予め定めた値に制御する高周波制御回路と、前記フライバックトランスの２次側に並列に接続し、２つの支柱部を有する略凹字形状の絶縁物からなる支柱台に前記２つの支柱部に対し直交方向に２つの電極を貫通させて固定し、対向する面が所定のギャップ長を形成する放電ギャップ機構部と、前記フライバックトランスの２次側の一方とカップリングコイルの１次側の一方との間に直列に設けた複数の２次側コンデンサと、前記カップリングコイルの１次側の他方を前記フライバックトランスの２次側の他方に接続して成る高周波発生装置において、前記放電ギャップ機構部に、前記電極の一方を螺合し電極軸方向に対して前記電極を前後に回転移動して前記ギャップ長を調整する移動駆動部と、前記移動駆動部を駆動させるモータと、前記モータの回転数を検出するエンコーダと、予め定めたギャップ長を設定するギャップ設定回路と、前記検出した回転数に基づいてギャップ長が前記ギャップ設定値になるように前記モータを制御するモータ制御回路と、を設けたことを特徴とする高周波発生装置。
【請求項２】
前記移動駆動部は、前記２つの支柱部のうち一方に前記電極を貫通させて通電する導電体を設け、前記フライバックトランスの２次側の一方を前記導電体に接続し前記フライバックトランスの２次側の他方を前記固定した電極に接続する、ことを特徴とする請求項２記載の高周波発生装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の高周波発生装置を備え、前記ギャップ設定回路をフロントパネルに設けた、ことを特徴とするＴＩＧ溶接機。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の高周波発生装置を備え、前記ギャップ設定回路をフロントパネルに設けた、ことを特徴とするプラズマ切断機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接トーチと被加工物との間に高周波高電圧を印加してアークを発生させる高周波発生装置の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＴＩＧ溶接機、プラズマ切断機では、アークスタート時にトーチの電極と被加工物とが離れた状態でアークスタートを行う非接触式のアークスタート方式において、電極と被加工物との間に高周波高電圧を印加して絶縁破壊を起こし、アークを発生させていた。
しかし、被加工物の材質の違い応じて絶縁破壊が起こり難くい材質があり、アークのスタート性を向上させるために、下記に示す高周波発生装置に内蔵されている放電ギャップ機構部のギャップ長を調整していた。
【０００３】
図４は、従来技術のＴＩＧ溶接機の電気接続図である。図４において、直流電源回路は、１次整流回路ＤＲ１と１次整流回路ＤＲ１の出力側に並列に設けた１次平滑コンデンサＣ１とで形成され、商用交流電源を整流及び平滑して直流電圧を生成する。
【０００４】
インバータ回路ＩＮＶは、図示省略の相対向する４つのスイッチング素子からフルブリッジを形成し、直流電圧を高周波交流電圧に変換して出力する。
【０００５】
変圧器ＩＮＴは、インバータ回路ＩＮＶによって変換された高周波交流電圧をアーク加工に適した高周波交流電圧に変換し、２次整流回路ＤＲ２は、主変圧器ＩＮＴの出力を整流し直流リアクトルＤＣＬを介して非消耗電極と被加工物１との間に電力を供給する。
【０００６】
図４に示す、出力電流検出回路ＩＤは、主変圧器ＩＮＴの２次側の出力電流を検出して出力電流検出信号Ｉｄとして出力する。誤差増幅回路ＥＲは、出力電流検出信号Ｉｄの値と出力電流設定信号Ｉｒの値とを誤差増幅して誤差増幅信号Ｅｒとして出力する。出力制御回路ＳＣは、パルス周波数が一定でパルス幅を変調するＰＷＭ制御を行い、誤差増幅信号Ｅｒに応じてインバータ回路ＩＮＶを制御する出力制御信号Ｓｃを出力する。
【０００７】
図５は、従来の高周波発生装置ＨＦの詳細図であり、商用交流電源を整流して直流電圧にして出力する直流電源回路ＤＣと、共振コンデンサＣ２とフライバックトランスＴとで形成し、直流電源回路ＤＣのプラス側出力と共振コンデンサＣ２の一方と接続し、共振コンデンサＣ２の他方をフライバックトランスＴの１次側の一方に接続し、フライバックトランスＴの１次側の他方を直流電源回路ＤＣのマイナス側出力とを接続して成る共振回路と、共振回路の共振周波数を予め定めた周波数に制御する高周波制御回路ＨＣと、フライバックトランスＴの２次側に並列に設けた放電ギャップ機構部ＳＧと、フライバックトランスＴの２次側の一方に直列接続した複数の直列コンデンサと、２次側コンデンサＣ６の他方をカップリングコイルの１次側の一方に接続しカップリングコイルの１次側の他方をフライバックトランスＴの２次側の他方に接続して高周波発生装置が形成される。
【０００８】
図６は、従来技術の放電ギャップ機構部ＳＧの詳細図であり、支柱台２には、支柱部１２の軸方向と直交になる方向に電極６が貫通するように装着し、支柱部１１の軸方向と直交になる方向に電極７が貫通するように装着している。そして、電極６は複数のナットよって支柱部１２に固定されている。
【０００９】
電極７は、支柱部１１に設けられた穴に沿って電極軸方向に移動することができる。そして、電極６の放電面と電極７の放電面とのギャップ長が最適な値、例えば、３ｍｍに調整して止めネジ８により電極７を固定している。
【００１０】
上述より、作業者がアークのスタート性を改善するとき、図６に示す止めネジ８を緩めて電極７を移動させてギャップ長が最適になるように調整していた。
（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−２０５２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
客先で、何らかの原因でＴＩＧ溶接機のスタート性が悪くなり、スタート性を向上させるために、高周波発生装置に設けられた放電ギャップ機構部のギャップ長を調整することでスタート性を向上させることが多々ある。しかし、従来の高周波発生装置のギャップ長を調整するには、溶接電源の側板を取り外し、図６に示す放電ギャップ機構部の止めネジを緩め、すき間ゲージを電極と電極との間に入れて電極を移動しギャップ長を調整し、調整が終了した後に止めネジを締めて電極を固定していた。しかし、ギャップ長の調整には、１／１０ｍｍ単位の精度が必要となり、誰でも容易に調整ができるものでなく、特に客先の現場においてのギャップ長の調整は、サービスマンが出向いて作業を行う必要があった。
【００１３】
また、スタート性が向上したか否かを確認するために、放電ギャップ機構部の止めネジを緩め、すき間ゲージを電極と電極との間にいれてギャップ長の調整し、調整が終了した後に止めネジを締めてスタート性を確認し、改善されないとき上記一連の作業を数回繰り返し、スタート性を向上させる最適なギャップ長を見つける必要があり、非常に手間がかかる作業であった。
【００１４】
そこで、本発明では、ＴＩＧ溶接機等のギャップ長の調整を容易にできる高周波発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、共振コンデンサをフライバックトランスの１次側に接続して成る共振回路と、前記共振回路の共振周波数を予め定めた値に制御する高周波制御回路と、前記フライバックトランスの２次側に並列に接続し、２つの支柱部を有する略凹字形状の絶縁物からなる支柱台に前記２つの支柱部に対し直交方向に２つの電極を貫通させて固定し、対向する面が所定のギャップ長を形成する放電ギャップ機構部と、前記フライバックトランスの２次側の一方とカップリングコイルの１次側の一方との間に直列に設けた複数の２次側コンデンサと、前記カップリングコイルの１次側の他方を前記フライバックトランスの２次側の他方に接続して成る高周波発生装置において、前記放電ギャップ機構部に、前記電極の一方を螺合し電極軸方向に対して前記電極を前後に回転移動して前記ギャップ長を調整する移動駆動部と、前記移動駆動部を駆動させるモータと、前記モータの回転数を検出するエンコーダと、予め定めたギャップ長を設定するギャップ設定回路と、前記検出した回転数に基づいてギャップ長が前記ギャップ設定値になるように前記モータを制御するモータ制御回路と、を設けたことを特徴とする高周波発生装置である。
【００１６】
請求項２の発明は、前記移動駆動部は、前記２つの支柱部のうち一方に前記電極を貫通させて通電する導電体を設け、前記フライバックトランスの２次側の一方を前記導電体に接続し前記フライバックトランスの２次側の他方を前記固定した電極に接続する、ことを特徴とする請求項２記載の高周波発生装置である。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の高周波発生装置を備え、前記ギャップ設定回路をフロントパネルに設けた、ことを特徴とするＴＩＧ溶接機である。
【００１８】
第４の発明は、請求項１又は請求項２に記載の高周波発生装置を備え、前記ギャップ設定回路をフロントパネルに設けた、ことを特徴とするプラズマ切断機である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、フロントパネルからギャップ長を設定すると、高周波発生装置の放電ギャップ機構部が設定されたギャップ長に基づいて電極を回転しながら前後に移動して自動調整するので、従来の溶接電源のように、側板を取り外し、放電ギャップ機構部の止めネジを緩め、すき間ゲージを２つの電極の間に挿入してギャップ長の調整を行うという複雑な作業が無くなり、短時間で精度のよいギャップ調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＴＩＧ溶接機の電気接続図である。
【図２】図１に示す本発明の高周波発生装置の詳細図である。
【図３】図２の高周波発生装置に内蔵されている放電ギャップ機構部の詳細図である。
【図４】従来技術のＴＩＧ溶接機の電気接続図である。
【図５】図４に示す従来技術の高周波発生装置の詳細図である。
【図６】図５の高周波発生装置に内蔵されている放電ギャップ機構部の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態１に係るＴＩＧ溶接機の電気接続図である。
同図において、図４に示す従来技術の高周波発生装置の詳細図と同一符号の構成物は、同一動作を行うので説明は省略し、符号の相違する構成物についてのみ説明する。
【００２２】
次に、図１〜図３を用いて本発明の構成について説明する。
図２は、本発明の高周波発生装置ＨＥＧの詳細図であり、商用交流電源を整流して直流電圧にして出力する直流電源回路ＤＣと、下記に示す共振回路の共振周波数を制御する高周波制御回路ＨＣと、共振コンデンサＣ２とフライバックトランスＴとで形成し高周波制御回路ＨＣの一方の出力を共振コンデンサＣ２の一方に接続し、共振コンデンサＣ２の他方をフライバックトランスＴの１次側の一方に接続し、フライバックトランスＴの１次側の他方を高周波制御回路ＨＣの他方に接続して成る共振回路と、フライバックトランスＴの２次側に並列に設けた放電ギャップ機構部ＳＧＭと、放電ギャップ機構部に設けた２つの電極の一方を電極軸方向に対して前後に回転移動させて相対面する電極面のギャップ長を変更する移動駆動部と、移動駆動部を駆動させるモータと、図示省略のモータの回転数を検出するエンコーダと、検出したモータＭの回転数に基づいてギャップ長が予め定めたギャップ設定値になるようにモータＭを制御するモータ制御回路ＦＧと、で高周波発生装置が形成される。
【００２３】
図３は、本発明の放電ギャップ機構部ＳＧＭの詳細図であり、支柱台２には、支柱部１２の軸方向と直交になる方向に電極６が貫通するように装着され、電極６は複数のナットによって支柱部１２に固定されている。そして、支柱部１１の所定の位置に電極７と通電する導電対１０を内蔵している。
【００２４】
移動駆動部は、図３に示す支柱部１１の所定の位置に電極７を貫通させて通電する導電体１０と、電極７の一方を螺合し連結されているギア８と、ギア８を駆動させるモータＭとで形成され、モータＭの回転に応じて電極７を回転させながら前後に移動させる。また、導電対１０の貫通穴に内側のネジ山を切ると共に電極７の外周にもネジ山を設け、電極７が１回転すれば、電極７に刻んだネジ山のピッチと同じ距離だけ前後に回転しながら移動させてもよい。
【００２５】
モータ制御回路ＦＧは、図示省略のエンコーダで検出したモータＭの回転数に基づいてギャップ長が予め定めたギャップ設定値になるようにモータＭを制御するものである。
【００２６】
つぎに、本発明のギャップ長の調整方法について説明する。
出荷前に作業者が溶接電源に内蔵されている高周波発生装置の放電ギャップ機構部ＳＧＭのギャップ長の初期調整を行うとき、溶接電源の側板を取り外し、放電ギャップ機構部のギャップが目視で確認できる状態にする。そして、図示省略のフロントパネルに設けられたギャップ設定回路ＧＴにより、ギャップ長が零になる値を設定し、トーチスイッチをオフの状態にして図示省略のフロントパネルに設けられているスイッチでギャップ調整モードにすると、出力制御回路ＳＣは、モータ制御起動信号Ｓ２を出力し、モータ制御回路ＦＧは、モータ制御起動信号Ｓ２の入力に応じて起動を開始し、ギャップ長の零設定値に基づいてモータＭの回転制御を行ない、電極７を電極軸方向に対して回転しながら前進移動させて、ギャップ長を零にする。このとき、作業者によってギャップ長が零であることを目視で確認する。
【００２７】
つぎに、ギャップ長が出荷時の標準値、例えば、０．３ｍｍになるようにフロントパネルに設けられたギャップ設定回路ＧＴでギャップ長を設定すると、モータ制御回路ＦＧは、ギャップ設定値に基づいてモータＭの回転を制御し、電極７を電極軸方向に対して回転しながら後進移動させて、ギャップ長を零から０．３ｍｍに調整する。そして、フロントパネルに設けられているスイッチでギャップ調整モードを解除すると、出力制御回路ＳＣは、モータ制御起動信号Ｓ２の出力を停止してモータ制御回路ＦＧを止めると共にギャップ長が０．３ｍｍに設定されたことを記憶する。そして、溶接電源の側板を取り付けてギャップ長の初期調整の作業が終了する。
【００２８】
出荷したＴＩＧ溶接機が客先において、何らかの原因により、アークのスタート性が悪くなり、スタートを改善するために高周波発生装置に設けられた放電ギャップ機構部ＳＧＭのギャップ長の調整が必要と判断したとき、客先の担当者が図示省略のフロントパネルに設けられたスイッチでギャップ調整モードにする。
【００２９】
図１に示す出力制御回路ＳＣは、トーチスイッチがオフ状態でギャップ調整モードになると、モータ制御起動信号Ｓ２を出力すると、共に図示省略のフロントパネルの表示器に現在のギャップ長、例えば、０．３ｍｍが表示される。モータ制御回路ＦＧは、モータ制御起動信号Ｓ２の入力に応じて起動し、既に設定されているギャップ長、０．３ｍｍと作業者が新たに設定したギャップ長、例えば、０．２５ｍｍとを比較演算し、０．３ｍｍ−０．２５ｍｍより０．０５ｍｍを算出する。そして、モータ制御回路ＦＧは、算出した０．０５ｍｍの値に応じてモータＭを回転制御し、電極７を電極軸方向に対して０．０５ｍｍ、回転しながら前進移動させてギャップ長を０．２５ｍｍにする。このとき、モータＭには、図示省略のエンコーダが具備されており、モータ制御回路ＦＧは、エンコーダで検出したモータＭの回転数に基づいて０．０５ｍｍ前進移動させる。
【００３０】
また、表示されているギャップ長、例えば、０．３ｍｍに対して作業者がギャップ設定回路ＧＴでギャップ長、例えば、０．３５ｍｍを設定すると、モータ制御回路ＦＧは、０．３ｍｍ−０．３５ｍｍより−０．０５ｍｍを算出し、算出した−０．０５ｍｍの値に応じてモータＭの回転制御し、電極７を電極軸方向に対して０．０５ｍｍ、回転しながら後進移動させて、ギャップ長を０．３５ｍｍにする。このとき、モータ制御回路ＦＧは、エンコーダで検出したモータＭの回転数に基づいて−０．０５ｍｍ後進移動させる。
【００３１】
そして、フロントパネルに設けられているスイッチでギャップ調整モードを解除すると、出力制御回路ＳＣは、モータ制御回路ＦＧの動作を停止させると共にギャップ長が、例えば、０．３５ｍｍに変更されたことを記憶する。
【００３２】
上述の高周波発生装置は、ＴＩＧ溶接機に備えて使用しているが、プラズマ切断装置に使用してもよい。
【００３３】
上述より、溶接電源に設けられたフロントパネルからギャップ長が設定できるので、特に客先の現場において、ユーザ自身でギャップ長の調整が可能となり、サービスマンが客先に出向かなくても済む。
また、フロントパネルの表示器よりギャップ長を常時表示しているので、作業者がギャップ長の値が所定値に調整できたか否かの確認が容易になる。
更に、モータＭの回転数に応じてギャップ長を設定するので精度の良いギャップ長が設定できる。
【符号の説明】
【００３４】
１              被加工物
ＡＣ            商用交流電源
ＣＣ            カップリングコイル
Ｃ１            １次平滑コンデンサ
Ｃ２            共振コンデンサ
Ｃ３            ２次側コンデンサ
Ｃ４            ２次側コンデンサ
Ｃ５            ２次側コンデンサ
Ｃ６            ２次側コンデンサ
ＤＣ            高周波発生対応直流電源回路
ＤＣＬ          直流リアクトル
ＤＲ１          １次整流回路
ＤＲ２          ２次整流回路
ＥＲ            誤差増幅回路
Ｅｒ            誤差増幅信号
ＦＧ            モータ制御回路
ＧＴ            ギャップ設定回路
ＨＣ            高周波制御回路
ＨＦ            高周波発生装置（従来技術）
ＨＦＧ          高周波発生装置（本発明）
ＩＤ            出力電流検出回路
Ｉｄ            出力電流検出信号
ＩＲ            出力電流設定回路
Ｉｒ            出力電流設定信号
ＩＮＶ          インバータ回路
ＩＮＴ          主変圧器
Ｍ              モータ
Ｒ１            第１の抵抗器
ＳＣ            出力制御回路
Ｓｃ            出力制御信号
ＳＧＭ          放電ギャップ機構部（本発明）
ＳＧ            放電ギャップ機構部（従来技術）
Ｔ              フライバックトランス
ＴＨ            溶接トーチ
【図１】
2014023237.tif 000003
【図２】
2014023237.tif 000004
【図３】
2014023237.tif 000005
【図４】
2014023237.tif 000006
【図５】
2014023237.tif 000007
【図６】
2014023237.tif 000008