(57)【要約】  アーク溶接機は非消耗電極である電極と母材との間にアークを発生させて母材を溶接する。そのアーク溶接機は、溶接出力を電極と母材とに供給する溶接電源部と、溶接電源部を制御する電源制御部とを備える。溶接出力は出力電圧と出力電流とを有する。溶接電源部は、出力電流が出力電圧にかかわらず一定である定電流特性と、出力電流が出力電圧にしたがって変化する非定電流特性とで溶接出力を供給できる。電源制御部は、定電流特性と非定電流特性とのうちの１つの特性を選択し、定電流特性と非定電流特性とのうちの選択された１つの特性で溶接電源部に溶接出力を供給させるように動作する。このアーク溶接機は、複数の特性で溶接を行うことができる。
2010097877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非消耗電極である電極と母材との間にアークを発生させて前記母材を溶接するアーク溶接機であって、
前記アークを発生させる溶接出力を前記電極と前記母材とに供給する溶接電源部と、
前記溶接電源部を制御する電源制御部と、
を備え、
前記溶接出力は出力電圧と出力電流とを有し、
前記溶接電源部は、前記出力電流が前記出力電圧にかかわらず一定である定電流特性と、前記出力電流が前記出力電圧にしたがって変化する非定電流特性とで前記溶接出力を供給でき、
前記電源制御部は、
前記定電流特性と前記非定電流特性とのうちの１つの特性を選択し、
前記定電流特性と前記非定電流特性とのうちの前記選択された１つの特性で前記溶接電源部に前記溶接出力を供給させる、
ように動作する、アーク溶接機。
【請求項２】
前記非定電流特性では前記出力電圧が減少すると前記出力電流が増加する、請求項１に記載のアーク溶接機。
【請求項３】
前記非定電流特性では前記出力電圧が減少すると前記出力電流が直線状に増加する、請求項２に記載のアーク溶接機。
【請求項４】
前記非定電流特性は、前記出力電圧が減少すると前記出力電流が曲線状に増加する垂下特性である、請求項２に記載のアーク溶接機。
【請求項５】
前記溶接電源部は、
直流を交流に変換して出力するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子で出力された前記交流を変換して出力するトランスと、
前記トランスで変換された前記交流を整流して直流を出力する整流部と、
を含み、
前記電源制御部は、
前記整流部で出力された前記直流の電流を検出する電流検出器と、
前記整流部で出力された前記直流の電圧を検出する電圧検出回路と、
電流設定値を設定する電流設定回路と、
前記検出された電流の電流値と前記電流設定値との差に応じた第１の誤差信号を出力する第１の誤差増幅回路と、
前記検出された電圧に応じて前記電流設定値を補正して得られた電流設定補正値を出力する電流補正回路と、
前記検出された電流の電流値と前記電流設定補正値との差に応じた第２の誤差信号を出力する第２の誤差増幅回路と、
前記第１の誤差信号と前記第２の誤差信号とのうちの１つの誤差信号を選択する特性切換回路と、
前記選択された１つの誤差信号に応じて前記溶接電源部の前記スイッチング素子を動作させるためのパルス信号を発生するパルス幅制御回路と
を含む、請求項１に記載のアーク溶接機。
【請求項６】
前記電源制御部は、作業者が前記特性切換回路を操作して前記第１の誤差信号と前記第２の誤差信号とのうちの前記１つの誤差信号を選択させる特性切換スイッチをさらに含む、請求項５に記載のアーク溶接機。
【請求項７】
前記パルス幅制御回路はプログラム可能な論理集積素子で構成された、請求項５に記載のアーク溶接機。
【請求項８】
前記電源制御部は、作業者が前記定電流特性と前記非定電流特性とのうちの前記１つの特性を選択する特性切換スイッチを含む、請求項１に記載のアーク溶接機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アークを発生させて加工対象物を加工するアーク溶接機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電極からのアークを発生させて加工対象物である母材を溶融する溶接機等の装置は、電極と母材との間で発生するアークの電流や電圧を制御するための電力制御回路を備える。【０００３】
近年、機器の高性能化や小型化に対応するため、この電力制御回路は、高速スイッチング素子と電力変換用トランスを用いたインバータ回路で構成されるのが一般的となっており、インバータ制御溶接機として普及している。【０００４】
このインバータ制御溶接機は、フルブリッジやハーフブリッジで構成されているインバータ回路を備えている。そして、通常、数ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度のインバータ周波数にてブリッジを構成するスイッチング素子である絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）やＭＯＳＦＥＴ等のパワー半導体素子を駆動し、出力電流や出力電圧と出力設定値とを比較してトランスの一次電流導通幅を制御する。これにより、出力として定電流特性や定電圧特性を得ている。非消耗電極を有するアーク溶接機の出力は定電流特性を一般的に有する。【０００５】
図３は、特許文献１に記載されている、インバータによる定電流特性出力制御回路を備えたアーク溶接機５０１の概略回路図である。アーク溶接機５０１は、三相または単相交流入力を整流する整流部１と、整流部１の出力を交流に変換するスイッチング素子２〜５と、トランス６と、トランス６の出力を整流する整流部７と、出力電流を検出する電流検出器８と、電流検出器８の信号をフィードバック信号に変換する電流検出回路９と、電流設定回路１０と、電流検出回路９の出力信号と電流設定回路１０の設定信号の誤差を増幅する誤差増幅回路１１と、誤差増幅回路１１の誤差信号に応じてスイッチング素子２〜５の導通幅を制御するパルス幅制御回路１１３と、パルス幅制御回路１１３の出力をスイッチング素子２〜５を駆動するための駆動信号に変換する駆動回路１４と、誤差増幅回路１１とパルス幅制御回路１１３から構成されるインバータ制御部１１５を備えている。【０００６】
アーク溶接機５０１の動作を以下に説明する。一般にタングステン・イナートガス（ＴＩＧ）溶接機等の非消耗電極式アーク溶接機の出力制御には、出力電流を電流設定値に一致させる定電流制御が用いられる。【０００７】
整流部１で整流された三相または単相交流は、スイッチング素子２〜５で構成されるフルブリッジインバータ回路で周波数の高い交流に変換され、トランス６の１次側に入力される。トランス６の２次側出力は、整流部７にて整流され、出力端子を通してアーク負荷部である電極と母材へ供給される。【０００８】
溶接機５０１の出力電流は電流検出器８で検出され、電流検出器８から電流検出回路９を介して出力電流に比例した帰還信号が誤差増幅回路１１に入力される。誤差増幅回路１１では、電流設定回路１０からの電流設定値と前記帰還信号とが比較され、両者の差に対応する誤差信号を出力する。この誤差信号はパルス幅制御回路１１３にて誤差信号レベルに応じた幅のパルスに変換される。このパルスは１パルスおきに２系統に分離され、インバータ駆動用の２系統の駆動信号として出力される。この駆動信号は駆動回路１４でスイッチング素子２〜５を駆動するための信号に変換され、スイッチング素子２〜５に入力される。【０００９】
スイッチング素子２〜５で交流に変換された電流は、トランス６の１次巻線に入力され、溶接に適した出力に変換されてトランス６の２次巻線より出力される。トランス６の２次巻線の出力は整流部７で直流に変換され、溶接出力として溶接機５０１より出力される。【００１０】
図４は従来のアーク溶接機５０１の出力電流特性を示す。誤差増幅回路１１は１００倍〜１０００倍と高い増幅率を有しているので、図４に示すように、出力電流は、出力の負荷状態が変化して出力電圧が変化しても電流設定値（図４では１００Ａ、２００Ａ、３００Ａ）に応じた一定値を維持する。【００１１】
アーク溶接機５０１等の非消耗電極式アーク溶接機の出力特性は一般に定電流特性が良いとされている。定電流特性は、電極と母材との間の距離の変動により出力電圧が変化した場合でも定電流を維持することで、施工条件の管理が容易であり、一般の作業者にとっては有効である。【００１２】
従来の溶接機５０１では、電極と母材との間の距離が変化して負荷電圧が変化した場合でも溶接電流は定電流を維持するので、アーク電圧とアーク電流を乗じた入熱が電極と母材との間の距離に比例して変化する。すなわち、電極と母材との間の距離が短い場合は入熱が小さく、電極と母材との間の距離が大きい場合は入熱が大きい。これは母材に形成される溶融池を更に溶かしたい場合に電極と母材との間の距離を短くする作業者の感覚とは逆である。【００１３】
特に、熟練作業者や可動鉄心による出力電流調整方法を備えた垂下特性型非消耗電極式アーク溶接機を使い慣れている作業者の中には、従来の溶接機５０１の定電流特性に違和感を感じる人もいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−３２２１８９号公報
【発明の概要】
【００１５】
アーク溶接機は非消耗電極である電極と母材との間にアークを発生させて母材を溶接する。そのアーク溶接機は、溶接出力を電極と母材とに供給する溶接電源部と、溶接電源部を制御する電源制御部とを備える。溶接出力は出力電圧と出力電流とを有する。溶接電源部は、出力電流が出力電圧にかかわらず一定である定電流特性と、出力電流が出力電圧にしたがって変化する非定電流特性とで溶接出力を供給できる。電源制御部は、定電流特性と非定電流特性とのうちの１つの特性を選択し、定電流特性と非定電流特性とのうちの選択された１つの特性で溶接電源部に溶接出力を供給させるように動作する。
【００１６】
このアーク溶接機は、複数の特性で溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は本発明の実施の形態におけるアーク溶接機の概略回路図である。
【図２Ａ】図２Ａは実施の形態におけるアーク溶接機の特性を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは実施の形態におけるアーク溶接機の特性を示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは実施の形態におけるアーク溶接機の特性を示す。
【図３】図３は従来のアーク溶接機の概略回路図である。
【図４】図４は従来のアーク溶接機の特性を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は本発明の実施の形態における非消耗電極式のアーク溶接機１００１の概略回路図である。
【００１９】
アーク溶接機１００１は、三相または単相の交流入力１００１Ｇを整流する整流部１と、整流部１の出力を交流に変換するスイッチング素子２〜５と、電力変換用のトランス６と、トランス６の出力を整流する整流部７と、出力電流を検出する電流検出器８と、電流検出器８の信号をフィードバック信号に変換する電流検出回路９と、出力電流を設定するための電流設定回路１０と、電流検出回路９の検出した値と電流設定回路１０の設定した値との誤差を増幅して誤差信号を出力する誤差増幅回路１１と、複数の出力特性から１つの特性を選択する特性切換回路１２と、誤差信号に応じてスイッチング素子２〜５の導通幅を制御するパルス幅制御回路１３と、パルス幅制御回路１３の出力をスイッチング素子２〜５を駆動するための駆動信号に変換する駆動回路１４と、インバータ制御部１５と、出力特性の切り換えを設定する特性切換スイッチ１６を備えている。インバータ制御部１５は、誤差増幅回路１１と特性切換回路１２とパルス幅制御回路１３と電流補正回路１８と誤差増幅回路１９から構成されている。
【００２０】
このように、実施の形態によるアーク溶接機１００１は、特性切換スイッチ１６と電圧検出回路１７とを備え、インバータ制御部１５は特性切換回路１２と電流補正回路１８と誤差増幅回路１９を備える。
【００２１】
インバータ制御部１５は、ＣＰＵ等のプログラム可能な論理集積素子よりなり、その素子を動作させるシーケンスプログラムで構成するデジタル制御方法を用いても良い。これにより、アーク溶接機１００１の部品点数を大幅に削減することができる。
【００２２】
アーク溶接機１００１の動作を説明する。
【００２３】
整流部１は三相または単相交流を整流して直流を出力する。その直流はスイッチング素子２〜５で構成されるフルブリッジインバータ回路で周波数の高い交流に変換されて電力変換用のトランス６の１次側に入力される。トランス６の２次側から出力される交流は整流部７で整流され、出力端子１００１Ｃを通して電極１００１Ａと母材１００１Ｂに供給される。電極１００１Ａと、加工対象物である母材１００１Ｂとは負荷部１００１Ｄを構成する。電極１００１Ａは高い融点を有し、電極１００１Ａと母材１００１Ｂとの間に発生するアークを受けても実質的に溶融しない非消耗電極である。
【００２４】
整流部１とスイッチング素子２〜５とトランス６と整流部７と出力端子１００１Ｃは、出力電圧ＶＯと出力電流ＩＯとを有する溶接出力を負荷部１００１Ｄに供給する溶接電源部１００１Ｅを構成する。
【００２５】
出力端子１００１Ｃから出力される出力電流ＩＯは電流検出器８で検出される。電流検出器８に接続された電流検出回路９は検出した出力電流ＩＯの電流値を示す電流帰還信号を誤差増幅回路１１、１９に入力する。誤差増幅回路１１は、電流設定回路１０で設定された電流値と電流帰還信号で示す電流値とを比較し、それらの電流値の差を示す誤差信号Ｓｅ１を特性切換回路１２に入力する。
【００２６】
出力端子１００１Ｃ間の出力電圧ＶＯの電圧値は電圧検出回路１７で検出される。電圧検出回路１７は、検出した電圧値を示す電圧帰還信号を電流補正回路１８に入力する。電流補正回路１８は電流設定回路１０で設定された電流値を電圧帰還信号に応じて補正して得られた補正電流値を誤差増幅回路１９に出力する。誤差増幅回路１９は、補正電流値と電流帰還信号が示す電流値とを比較し、これらの電流値の差を示す誤差信号Ｓｅ２を特性切換回路１２に出力する。
【００２７】
特性切換回路１２は特性切換スイッチ１６の設定に応じて誤差信号Ｓｅ１、Ｓｅ２のうちの１つを選択し、パルス幅制御回路１３に出力する。すなわち、特性切換スイッチ１６が出力特性を定電流特性に設定している場合には、特性切換回路１２は誤差信号Ｓｅ１をパルス幅制御回路１３に出力する。特性切換スイッチ１６が出力特性を定電流特性ではない非定電流特性に設定している場合には、特性切換回路１２は誤差信号Ｓｅ２をパルス幅制御回路１３に出力する。
【００２８】
パルス幅制御回路１３は誤差信号Ｓｅ１、Ｓｅ２のうちの選択された誤差信号のレベルに応じた幅を有する複数の駆動パルスを出力する。これらの駆動パルスは１パルスおきに２系統に分離され、２系統の駆動信号として出力される。これらの駆動信号は駆動回路１４でスイッチング素子２〜５の駆動に適したパルス信号に変換され、スイッチング素子２〜５に入力される。スイッチング素子２〜５は、駆動回路１４から送られたパルス信号の幅に応じて、整流部１が出力する直流をスイッチングして交流に変換して出力する。
【００２９】
スイッチング素子２〜５が出力する交流はトランス６の１次巻線に入力され、溶接に適した交流に変換され、トランス６の２次巻線から出力される。トランス６の２次巻線から出力される交流は整流部７で直流に変換され、溶接出力として出力端子１００１Ｃから負荷部１００１Ｄに供給される。
【００３０】
図２Ａは、特性切換回路１２が誤差信号Ｓｅ１を選択してパルス幅制御回路１３に出力した場合に出力端子１００１Ｃから出力される溶接出力の出力電圧ＶＯと出力電流ＩＯの関係を示す。誤差増幅回路１１は１００倍〜１０００倍と高い増幅率を有しているので、負荷部１００１Ｄの状態が変化して出力電圧ＶＯが変化しても、出力電流ＩＯは電流設定回路１０で設定された電流設定値Ｉ１に応じた値を維持する。パルス幅制御回路１３は出力電流ＩＯが電流設定値Ｉ１と一致するように、駆動回路１４を介してスイッチング素子２〜５を動作させるパルス信号の幅を制御する。このように、特性切換回路１２が誤差信号Ｓｅ１を選択した場合は、アーク溶接機１００１は、出力電流ＩＯが出力電圧ＶＯにかかわらず一定の電流設定値Ｉ１を有する定電流特性で出力電流ＩＯを負荷部１００１Ｄに供給する。図２Ａに示す定電流特性では、作業者が電流設定回路１０で電流設定値Ｉ１を１００Ａに設定した場合には、出力電流ＩＯは特性Ｐ１１にしたがって出力電圧ＶＯにかかわらず電流設定値Ｉ１すなわち１００Ａで一定である。同様に、作業者が電流設定回路１０で電流設定値Ｉ１を２００Ａ、３００Ａに設定した場合には、出力電流ＩＯは特性Ｐ１２、Ｐ１３にしたがって出力電圧ＶＯにかかわらず電流設定値Ｉ１すなわち２００Ａ、３００Ａでそれぞれ一定である。
【００３１】
図２Ｂは、特性切換回路１２が誤差信号Ｓｅ２を選択してパルス幅制御回路１３に出力した場合に出力端子１００１Ｃから出力される溶接出力の出力電圧ＶＯと出力電流ＩＯの関係を示す。電流補正回路１８は出力電圧ＶＯの電圧値に応じて電流設定値Ｉ１を補正して電流設定補正値Ｉ２を定める。誤差増幅回路１９は１００倍〜１０００倍と高い増幅率を有しているので、負荷部１００１Ｄの状態が変化しても、出力電流ＩＯは電流補正回路１８で定められた電流設定補正値Ｉ２に応じた値を維持する。パルス幅制御回路１３は出力電流ＩＯが電流設定補正値Ｉ２と一致するように、駆動回路１４を介してスイッチング素子２〜５を動作させるパルス信号の幅を制御する。したがって、図２Ｂに示すように、出力電流ＩＯは出力電圧ＶＯが変化することで増減する。
【００３２】
このように、特性切換回路１２が誤差信号Ｓｅ２を選択した場合は、アーク溶接機１００１は、出力電流ＩＯが出力電圧ＶＯにしたがって変化する電流設定補正値Ｉ２を有する非定電流特性で出力電流ＩＯを負荷部１００１Ｄに供給する。電流補正回路１８は、係数Ｋ１、Ｋ２を用いて電流設定補正値Ｉ２を例えば式１で設定することができる。
【００３３】
Ｉ２＝−Ｋ１・Ｉ１・ＶＯ＋Ｋ２・Ｉ１  …（式１）
図２Ｂに示す非定電流特性では、作業者が電流設定回路１０で電流設定値Ｉ１を１００Ａに設定した場合には、式１で表される特性Ｐ２１にしたがって、標準負荷電圧ＶＲでは出力電流ＩＯは電流設定値Ｉ１と同じ１００Ａであり、出力電圧ＶＯの増加に対して直線状に出力電流ＩＯが減少し、出力電圧ＶＯの減少に対して直線状に出力電流ＩＯが増加する。また、作業者が電流設定回路１０で電流設定値Ｉ１を２００Ａに設定した場合には、式１で表される特性Ｐ２２にしたがって、標準負荷電圧ＶＲでは出力電流ＩＯは電流設定値Ｉ１と同じ２００Ａであり、出力電圧ＶＯの増加に対して直線状に出力電流ＩＯが減少し、出力電圧ＶＯの減少に対して直線状に出力電流ＩＯが増加する。作業者が電流設定回路１０で電流設定値Ｉ１を３００Ａに設定した場合には、式１で表される特性Ｐ２３にしたがって、標準負荷電圧ＶＲでは出力電流ＩＯは電流設定値Ｉ１と同じ３００Ａであり、出力電圧ＶＯの増加に対して直線状に出力電流ＩＯが減少し、出力電圧ＶＯの減少に対して直線状に出力電流ＩＯが増加する。
【００３４】
式１を実現する電流補正回路１８はアナログ回路で構成できるが、プログラムで動作するコンピュータで構成してもよい。そして、電流補正回路１８は係数Ｋ１、Ｋ２のそれぞれの複数の値を記憶し、これらの値から係数Ｋ１、Ｋ２の値を選択することで、複数の非定電流特性を実現することができる。複数の非定電流特性を選択するために、出力特性切換スイッチ１６は３つ以上の選択肢を有する。
【００３５】
誤差増幅回路１９の増幅率が１００倍以下の比較的低い値であっても、非定電流特性を実現可能である。
【００３６】
電流補正回路１８は、出力電圧ＶＯの１次式である式１の代わりに、係数Ｋ３をさらに有する２次式である式２で電流設定補正値Ｉ２を定めてもよい。
【００３７】
Ｉ２＝−Ｋ３・Ｉ１・ＶＯ２−Ｋ１・Ｉ１・ＶＯ＋Ｋ２・Ｉ１  …（式２）
図２Ｃは式２で得られる出力電圧ＶＯと出力電流ＩＯの関係を示す。パルス幅制御回路１３は出力電流ＩＯが電流設定補正値Ｉ２と一致するように、駆動回路１４を介してスイッチング素子２〜５を動作させるパルス信号の幅を制御する。したがって、図２Ｂに示すように、出力電流ＩＯは出力電圧ＶＯが変化することで増減する。このように、特性切換回路１２が誤差信号Ｓｅ２を選択した場合は、アーク溶接機１００１は、出力電流ＩＯが出力電圧ＶＯにしたがって変化する電流設定補正値Ｉ２を有する非定電流特性で出力電流ＩＯを負荷部１００１Ｄに供給する。図２Ｃに示す特性は、可動鉄心型溶接機等の垂下特性に類似している。
【００３８】
図２Ｃに示す非定電流特性である垂下特性では、作業者が電流設定回路１０で電流設定値Ｉ１を１００Ａに設定した場合には、式２で表される特性Ｐ３１にしたがって、標準負荷電圧ＶＲでは出力電流ＩＯは電流設定値Ｉ１と同じ１００Ａであり、出力電圧ＶＯの増加に対して直線状より大きく曲線状に出力電流ＩＯが減少し、出力電圧ＶＯの減少に対して直線状より小さく曲線状に出力電流ＩＯが増加する。また、作業者が電流設定回路１０で電流設定値Ｉ１を２００Ａに設定した場合には、式２で表される特性Ｐ３２にしたがって、標準負荷電圧ＶＲでは出力電流ＩＯは電流設定値Ｉ１と同じ２００Ａであり、出力電圧ＶＯの増加に対して直線状より大きく曲線状に出力電流ＩＯが減少し、出力電圧ＶＯの減少に対して直線状より小さく曲線状に出力電流ＩＯが増加する。作業者が電流設定回路１０で電流設定値Ｉ１を３００Ａに設定した場合には、式２で表される特性Ｐ３３にしたがって、標準負荷電圧ＶＲでは出力電流ＩＯは電流設定値Ｉ１と同じ３００Ａであり、出力電圧ＶＯの増加に対して直線状より大きく曲線状に出力電流ＩＯが減少し、出力電圧ＶＯの減少に対して直線状より小さく曲線状に出力電流ＩＯが増加する。
【００３９】
電流検出器８と電流検出回路９と電流設定回路１０と特性切換スイッチ１６と電圧検出回路１７とインバータ制御部１５と駆動回路１４は、溶接電源部１００１Ｅを制御する電源制御部１００１Ｆを構成している。
【００４０】
アーク溶接機１００１は非消耗電極である電極１００１Ａと母材１００１Ｂとの間にアーク１００１Ｈを発生させて母材１００１Ｂを溶接する。溶接電源部１００１Ｅは、アークを発生させる溶接出力を電極１００１Ａと母材１００１Ｂとに供給する。溶接電源部１００１Ｅは、出力電流ＩＯが出力電圧ＶＯにかかわらず一定である定電流特性と、出力電流ＩＯが出力電圧ＶＯにしたがって変化する非定電流特性とで溶接出力を供給できる。電源制御部は、定電流特性と非定電流特性とのうちの１つの特性を選択し、定電流特性と非定電流特性とのうちの選択された１つの特性で溶接電源部１００１Ｅに溶接出力を供給させるように動作する。特性切換スイッチ１６で、作業者が定電流特性と非定電流特性とのうちの１つの特性を選択する。
【００４１】
スイッチング素子２〜５は直流を交流に変換して出力する。トランス６はスイッチング素子２〜５で出力された交流を変換して出力する整流部７はトランス６で変換された交流を整流して直流を出力する。
【００４２】
電流検出器８は、整流部７で出力された直流の電流を検出する。電圧検出回路１７は、整流部７で出力された直流の電圧を検出する。電流設定回路１０は電流設定値Ｉ１を設定する。誤差増幅回路１１は、検出された電流の電流値と電流設定値との差に応じた誤差信号Ｓｅ１を出力する。電流補正回路１８は、検出された電圧に応じて電流設定値を補正して得られた電流設定補正値を出力する。誤差増幅回路１９は、検出された電流の電流値と電流設定補正値との差に応じた誤差信号Ｓｅ２を出力する。特性切換回路１２は、誤差信号Ｓｅ１と誤差信号Ｓｅ２とのうちの１つの誤差信号を選択する。パルス幅制御回路１３は、選択された１つの誤差信号に応じてスイッチング素子２〜５を動作させるためのパルス信号を発生する。特性切換スイッチ１６は、作業者が特性切換回路１２を操作して誤差信号Ｓｅ１と誤差信号Ｓｅ２とのうちの１つの誤差信号を選択させる。
【００４３】
図１に示す実施の形態によるアーク溶接機１００１では、スイッチング素子２〜５で構成されるインバータ回路をフルブリッジで構成するが、ハーフブリッジで構成されても同様の効果を得ることができる。
【００４４】
実施の形態によるアーク溶接機１００１では、トランス６の２次巻線から出力される交流が整流部７で整流されて直流に変換され、その直流が出力端子１００１Ｃを通して電極１００１Ａと母材１００１Ｂへ供給される。整流部７が出力する直流を交流に変換する非消耗電極式交流アーク溶接機でも同様の効果を得ることができる。
【００４５】
実施の形態によるアーク溶接機１００１で溶接を行う方法について説明する。
【００４６】
例えば電流設定値Ｉ１を２００Ａに設定して作業者が標準負荷電圧である１８Ｖで溶接を行う。この溶接の途中で、母材１００１Ｂの形状等の特性により作業者が更に入熱を増すことを意図した場合、一般に作業者は電極１００１Ａを母材１００１Ｂに近づける場合が多い。特性切換スイッチ１６の設定により、図２Ａに示す定電流特性を選択した場合では、電極１００１Ａと母材１００１Ｂとの間の距離が小さくなると出力電流ＩＯは一定であるが出力電圧ＶＯが低くなるので入熱は減少し、作業者の意図を実現できない場合がある。
【００４７】
特性切換スイッチ１６の設定により、図２Ｂに示す直線状の非定電流特性を選択した場合、電極１００１Ａと母材１００１Ｂとの間の距離が小さくなると出力電圧ＶＯは低くなるが出力電流ＩＯは増加し、入熱の減少は抑制されるかあるいは入熱が増加するので作業者の意図を実現できる。
【００４８】
また、特性切換スイッチ１６の設定により、図２Ｃに示す曲線状の垂下特性を選択した場合、可動鉄心型等のアーク溶接機を使用していた作業者はアーク溶接機１００１を違和感無く使用することができる。
【００４９】
このように、本実施の形態によるアーク溶接機１００１では、定電流特性と、出力電圧ＶＯに応じて出力電流ＩＯが変化する非定電流特性の複数の特性を選択することが可能となり、電極１００１Ａを母材１００１Ｂに近づけることで電流ＩＯが増加し、作業者の意図にしたがって入熱を制御することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明によるアーク溶接機は出力特性を選択することができ、定電流特性と非定電流特性とで溶接を行うことができるアーク溶接機として有用である。
【符号の説明】
【００５１】
２    スイッチング素子
６    トランス
７    整流部
８    電流検出器
１０    電流設定回路
１１    誤差増幅回路（第１の誤差増幅回路）
１２    特性切換回路
１３    パルス幅制御回路
１６    特性切換スイッチ
１７    電圧検出回路
１８    電流補正回路
１９    誤差増幅回路（第２の誤差増幅回路）
１００１    アーク溶接機
１００１Ａ    電極
１００１Ｂ    母材
１００１Ｅ    溶接電源部
１００１Ｆ    電源制御部
【図１】
2010097877.tif 000003
【図２Ａ】
2010097877.tif 000004
【図２Ｂ】
2010097877.tif 000005
【図２Ｃ】
2010097877.tif 000006
【図３】
2010097877.tif 000007
【図４】
2010097877.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成22年5月27日(2010.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非消耗電極である電極と母材との間にアークを発生させて前記母材を溶接するアーク溶接機であって、
前記アークを発生させる溶接出力を前記電極と前記母材とに供給する溶接電源部と、
前記溶接電源部を制御する電源制御部と、
を備え、
前記溶接出力は出力電圧と出力電流とを有し、
前記溶接電源部は、前記出力電流が前記出力電圧にかかわらず一定である定電流特性と、前記出力電流が前記出力電圧にしたがって変化する非定電流特性とで前記溶接出力を供給でき、
前記電源制御部は、
前記定電流特性と前記非定電流特性とのうちの１つの特性を選択し、
前記定電流特性と前記非定電流特性とのうちの前記選択された１つの特性で前記溶接電源部に前記溶接出力を供給させる、
ように動作し、
前記溶接電源部は、
直流を交流に変換して出力するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子で出力された前記交流を変換して出力するトランスと、
前記トランスで変換された前記交流を整流して直流を出力する整流部と、
を含み、
前記電源制御部は、
前記整流部で出力された前記直流の電流を検出する電流検出器と、
前記整流部で出力された前記直流の電圧を検出する電圧検出回路と、
電流設定値を設定する電流設定回路と、
前記検出された電流の電流値と前記電流設定値との差に応じた第１の誤差信号を出力する第１の誤差増幅回路と、
前記検出された電圧に応じて前記電流設定値を補正して得られた電流設定補正値を出力する電流補正回路と、
前記検出された電流の電流値と前記電流設定補正値との差に応じた第２の誤差信号を出力する第２の誤差増幅回路と、
前記第１の誤差信号と前記第２の誤差信号とのうちの１つの誤差信号を選択する特性切換回路と、
前記選択された１つの誤差信号に応じて前記溶接電源部の前記スイッチング素子を動作させるためのパルス信号を発生するパルス幅制御回路と
を含む、アーク溶接機。
【請求項２】
前記非定電流特性では前記出力電圧が減少すると前記出力電流が増加する、請求項１に記載のアーク溶接機。
【請求項３】
前記非定電流特性では前記出力電圧が減少すると前記出力電流が直線状に増加する、請求項２に記載のアーク溶接機。
【請求項４】
前記非定電流特性は、前記出力電圧が減少すると前記出力電流が曲線状に増加する垂下特性である、請求項２に記載のアーク溶接機。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
前記電源制御部は、作業者が前記特性切換回路を操作して前記第１の誤差信号と前記第２の誤差信号とのうちの前記１つの誤差信号を選択させる特性切換スイッチをさらに含む、請求項１に記載のアーク溶接機。
【請求項７】
前記パルス幅制御回路はプログラム可能な論理集積素子で構成された、請求項１に記載のアーク溶接機。
【請求項８】
前記電源制御部は、作業者が前記定電流特性と前記非定電流特性とのうちの前記１つの特性を選択する特性切換スイッチを含む、請求項１に記載のアーク溶接機。
【国際調査報告】
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2010097877.tif 000010
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