(57)【要約】【課題】  アーク溶接機で小電流領域において、出力制御信号のパルス波形に歯抜けが生じない安定したアーク溶接機を提供すること。【解決手段】  直流電源回路と電力開閉用スイッチ素子を介して充電する補助コンデンサと、電力開閉用スイッチ素子と補助コンデンサとの間に挿入された降圧回路と、インバータ回路の出力をアークに適した電圧に変換する変圧器と変圧器の出力を整流する２次整流回路と出力制御信号を出力する出力制御回路と、溶接機の出力が所定より小さいとき溶接出力監視信号を出力する溶接出力監視回路と、溶接出力監視信号が停止のとき出力制御信号に同期し電力開閉用スイッチ素子及びインバータ回路を導通し溶接出力監視信号が出力すると出力制御信号のオンに同期し電力開閉用スイッチ素子を予め定めた時間導通し直流電圧を降圧する降圧チョッパ制御回路とを備えたことを特徴とするアーク溶接機である。【選択図】図１
2008264815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次整流回路及び第1の平滑コンデンサによって形成し商用交流電源を整流及び平滑して直流電圧を出力する直流電源回路と、前記直流電圧を開閉する電力開閉用スイッチング素子と、前記電力開閉用スイッチング素子の出力に前記第1の平滑コンデンサと並列に設けた環流ダイオードと、前記電力開閉用スイッチング素子を介して前記直流電圧により電力を充電する補助コンデンサと、前記電力開閉用スイッチング素子と前記補助コンデンサとの接続点の間に挿入された常時閉の接点を有する第1の開閉器と、直流リアクトル及び第２の平滑コンデンサによって形成される降圧回路を前記常時閉の接点と並列に接続する常時開の接点を有する第２の開閉器と、前記直流電圧を高周波交流電圧に変換する相対向する第１のスイッチング素子乃至第４のスイッチング素子からフルブリッジを形成するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力をアーク加工に適した高周波交流電圧に変換する主変圧器と、前記主変圧器の出力を整流し出力電流として出力する２次整流回路と、前記出力電流を制御する互いに半周期ずれた第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号を出力する出力制御回路と、前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号のオンに同期して前記インバータ回路を導通し、前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号のオフから予め定めた時間が経過したときに前記インバータ回路を遮断するインバータ駆動回路と、溶接機の出力が予め定めた値より小さいときに溶接出力監視信号を出力する溶接出力監視回路と、前記溶接出力監視信号が出力停止のとき前記第1の開閉器の接点を閉にして前記電力開閉用スイッチング素子と前記補助コンデンサとの接続点を接続し、前記溶接出力監視信号が出力すると前記第1の開閉器の接点を開にすると共に前記第２の開閉器の接点を閉にして前記降圧回路を前記電力開閉用スイッチング素子と前記補助コンデンサとの接続点の間に挿入する降圧選択回路と、前記溶接出力監視信号が出力停止のとき前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号のオンに同期して前記電力開閉用スイッチング素子を導通し前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号のオフに同期して前記電力開閉用スイッチング素子を遮断し、前記溶接出力監視信号が出力すると前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号のオンに同期して前記電力開閉用スイッチング素子を予め定めた時間導通し前記直流電圧を前記降圧回路で降圧する降圧チョッパ制御回路とを備えた、ことを特徴とするアーク溶接機。
【請求項２】
前記溶接機の出力は、出力電流設定値又は送給速度設定値又は出力電圧設定値である、ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接機。
【請求項３】
前記降圧チョッパ制御回路は、前記溶接出力監視信号が出力すると前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号のオンに同期して前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号の最大出力時間の１／２で前記電力開閉用スイッチング素子を導通する、ことを特徴とする請求項１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、アーク溶接機において、溶接機の出力が小さいときにインバータ回路の前段に降圧チョッパ回路を設け出力の安定性を向上させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来技術のフルブリッジのインバータ回路でソフトスイッチングを行なうアーク溶接機の電気接続図である。同図において、電力開閉用スイッチング素子ＴＲ５は、１次整流回路ＤＲ１及び第１の平滑コンデンサＣ１によって形成される直流電源回路からの直流電圧を補助コンデンサＣ２に供給する。また、補助コンデンサＣ２は、主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスに蓄えられていたエネルギーをインバータ回路のターンオフ後に充電する。
【０００３】
補助コンデンサＣ２は、電力開閉用スイッチング素子ＴＲ５の入力電圧と出力電圧とを略同一電圧（零電圧）でスイッチングさせるものであり、この補助コンデンサＣ２があることで電力開閉用スイッチング素子ＴＲ５にかかる電圧が略零になり、零電圧スイッチングが可能となる。
【０００４】
インバータ駆動回路ＳＲは、図７に示す第１のオアゲートＯＲ１、第２のオアゲートＯＲ２、第１の時限回路ＴＩ１、第２の時限回路ＴＩ２、第１のバッフア回路ＩＮ１、第２のバッフア回路ＩＮ２、第３のバッフア回路ＩＮ３及び第４のバッフア回路ＩＮ４によって形成されている。第１の時限回路ＴＩ１は、第１の出力制御信号Ｓｃ１のオフに同期して、第１の補助コンデンサＣ２の電圧が相当に放電する予め定めた時間の第１の補助コンデンサ放電時間Ｔａを出力する。第１のオアゲートＯＲ１は、第１の出力制御信号Ｓｃ１と補助コンデンサ放電時間Ｔａとのオア論理を行ない、第１のバッフア回路ＩＮ１及び第４のバッフア回路ＩＮ４によって第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力する。また、第２の時限回路ＴＩ２も上述と同一動作を行なって第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２及び第３のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ３を出力する。
【０００５】
図６に示すフルブリッジのインバータ回路に対応した電力開閉用駆動回路ＨＲは、第１の出力制御信号Ｓｃ１と第２の出力制御信号Ｓｃ２とのＯＲ論理を行って電力開閉用駆動信号Ｈｒとして出力する。
【０００６】
図８は、図６に示す従来技術のフルブリッジのインバータ回路でソフトスイッチングを行なうアーク溶接機の動作を説明するための波形タイミング図である。図８（Ａ）の波形は第１の出力制御信号Ｓｃ１を示し、同図（Ｂ）の波形は第２出力制御信号Ｓｃ２を示し、同図（Ｃ）の波形は第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を示し、同図（Ｄ）の波形は第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２及び第３のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ３を示し、同図（Ｅ）の波形は電力開閉用駆動信号Ｈｒを示し、同図（Ｅ）の波形は、第１の補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２を示す。
【０００７】
図６に示す起動スイッチＴＳから起動開始信号Ｔｓが出力されると、出力制御回路ＳＣは、出力電流検出回路ＩＤからの出力電流検出信号Ｉｄの値と出力電流設定回路ＩＲからの出力電流設定値Ｉｒとを比較演算（Ｉｒ−Ｉｄ）して定まる、パルス幅時間Ｔ１の第１出力制御信号Ｓｃ１とパルス幅時間Ｔ２の第２出力制御信号Ｓｃ２とを出力する。
【０００８】
図８（Ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ１において、第１の出力制御信号Ｓｃ１がインバータ駆動回路ＳＲに入力されると、同図（Ｃ）に示す第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力して第１のスイッチング素子ＴＲ１及び第４のスイッチング素子ＴＲ４を導通する。
【０００９】
図８（Ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ２において、第１の出力制御信号Ｓｃ１がオフになると、インバータ駆動回路ＳＲは時限を開始して第１の補助コンデンサが相当に放電した時刻ｔ＝ｔ３において、第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４をオフにして第１のスイッチング素子ＴＲ１及び第４のスイッチング素子ＴＲ４を遮断する。
【００１０】
図８（Ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ２において、電力開閉用駆動回路ＨＲは、第１の出力制御信号Ｓｃ１のオフに同期して電力開閉駆動信号Ｈｒをオフすると、電力開閉用スイッチング素子ＴＲ５は遮断され第１の補助コンデンサＣ２に電力の供給を停止し、同図（Ｆ）に示すように第１の補助コンデンサＣ２は放電を開始して端子電圧Ｖｃ２は降圧する。
【００１１】
図８（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ３において、第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４がオフになると、第１のスイッチング素子ＴＲ１及び第４のスイッチング素子ＴＲ４が遮断するが、このとき既に、補助コンデンサＣ２は充分放電されて同図（Ｆ）に示すように端子電圧は略零となる。このとき第１のスイッチング素子ＴＲ１及び第４のスイッチング素子ＴＲ４は、コレクタ電圧が略零の状態で遮断するのでターンオフ損失も略零になりソフトスイッチングが行われる。
【００１２】
図８（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ３〜ｔ４において、図６に示す主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスに蓄えられていたエネルギーが同図（Ｆ）に示すように補助コンデンサＣ２に充電される。そして、時刻ｔ＝ｔ４以後は上述と同一動作を行なうので説明は省略する。
【００１３】
ところで、上述のアーク溶接機において、インバータ回路の各スイッチング素子は、ソフトスイッチングを行なうことによってスイッチング損失を大きく減少させている。
【００１４】
特許文献１では、フルブリッジのインバータ回路で各スイッチング素子を零電圧でターンオフさせるソフトスイッチング技術が開示されている。また、特許文献２では、大電流領域でソフトスイッチングを行い、小電流領域でソフトスイッチングを停止する技術が開示されている。
【００１５】
【特許文献１】特開２００３−３１１４０８号公報
【特許文献２】特開２００７−５３８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
アーク溶接機において、大電流領域でのインバータ回路のスイッチング損失を減少させるために、インバータ回路の前段に電力開閉用スイッチング素子と補助コンデンサとを設けインバータ回路の相対向するスイッチング素子のターンオフよりも前に電力開閉用スイッチング素子を遮断し、直流電源回路からの電力の供給を停止し補助コンデンサの端子電圧を略零にして、相対向するスイッチング素子のコレクタ電圧を略零で遮断するソフトスイッチングを行ってインバータ回路のターンオフ時のスイッチング損失を小さくしていた。また、小電流領域では、出力制御信号のパルス幅時間が短くなるのを防止するために、電力開閉用スイッチング素子を常時導通しソフトスイッチングを停止して出力制御信号のパルス波形に歯抜けが発生するのを防止していた。
【００１７】
しかし、電力開閉用スイッチング素子を常時導通しても、例えば、出力電流が約１０Ａ、電極と被加工物とのアーク長を短くしアーク電圧を１０Ｖ以下にしてアーク負荷を小さくすると、インバータ回路を制御する出力制御信号のパルス幅時間が非常に短くなり、出力制御信号のパルス波形に断続的な歯抜けが発生してしまう。このパルス波形に歯抜けが発生すると出力電流のリップル等が大きくなり小電流領域での溶接性が非常に悪くなる。
【００１８】
そこで、大電流領域でインバータ回路のスイッチング損失を減少させ、小電流領域で出力制御信号の断続的な歯抜けが発生しないアーク溶接機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述した課題を解決するために、第1の発明は、１次整流回路及び第1の平滑コンデンサによって形成し商用交流電源を整流及び平滑して直流電圧を出力する直流電源回路と、前記直流電圧を開閉する電力開閉用スイッチング素子と、前記電力開閉用スイッチング素子の出力に前記第1の平滑コンデンサと並列に設けた環流ダイオードと、前記電力開閉用スイッチング素子を介して前記直流電圧により電力を充電する補助コンデンサと、前記電力開閉用スイッチング素子と前記補助コンデンサとの接続点の間に挿入された常時閉の接点を有する第1の開閉器と、直流リアクトル及び第２の平滑コンデンサによって形成される降圧回路を前記常時閉の接点と並列に接続する常時開の接点を有する第２の開閉器と、前記直流電圧を高周波交流電圧に変換する相対向する第１のスイッチング素子乃至第４のスイッチング素子からフルブリッジを形成するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力をアーク加工に適した高周波交流電圧に変換する主変圧器と、前記主変圧器の出力を整流し出力電流として出力する２次整流回路と、前記出力電流を制御する互いに半周期ずれた第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号を出力する出力制御回路と、前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号のオンに同期して前記インバータ回路を導通し、前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号のオフから予め定めた時間が経過したときに前記インバータ回路を遮断するインバータ駆動回路と、溶接機の出力が予め定めた値より小さいときに溶接出力監視信号を出力する溶接出力監視回路と、前記溶接出力監視信号が出力停止のとき前記第1の開閉器の接点を閉にして前記電力開閉用スイッチング素子と前記補助コンデンサとの接続点を接続し、前記溶接出力監視信号が出力すると前記第1の開閉器の接点を開にすると共に前記第２の開閉器の接点を閉にして前記降圧回路を前記電力開閉用スイッチング素子と前記補助コンデンサとの接続点の間に挿入する降圧選択回路と、前記溶接出力監視信号が出力停止のとき前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号のオンに同期して前記電力開閉用スイッチング素子を導通し前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号のオフに同期して前記電力開閉用スイッチング素子を遮断し、前記溶接出力監視信号が出力すると前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号のオンに同期して前記電力開閉用スイッチング素子を予め定めた時間導通し前記直流電圧を前記降圧回路で降圧する降圧チョッパ制御回路とを備えた、ことを特徴とするアーク溶接機である。
【００２０】
第２の発明は、前記溶接機の出力は、出力電流設定値又は送給速度設定値又は出力電圧設定値である、ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接機である。
【００２１】
第３の発明は、前記降圧チョッパ制御回路は、前記溶接出力監視信号が出力すると前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号のオンに同期して前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号の最大出力時間の１／２で前記電力開閉用スイッチング素子を導通する、ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接機である。
【発明の効果】
【００２２】
上述した第１の発明によれば、大電流領域において、インバータ回路がターンオフするときに相対向するスイッチング素子のコレクタ電圧を略零にして遮断するソフトスイッチングを行なうので、ターンオフの損失が略零となりスイッチング損失が減少する。そして、小電流領域ではソフトスイッチングを停止すると共に降圧回路を電力開閉用スイッチング素子と補助コンデンサとの間に設け、直流電源回路からの直流電圧を電力開閉用スイッチング素子を介して降圧回路に入力させ直流電圧を降圧してインバータ回路に供給する。このとき直流電圧の降圧に応じて出力制御信号のパルス幅時間が長くなりパルス波形の歯抜けの発生が防止でき溶接性が大きく改善される。
【００２３】
上述した第２の発明によれば、降圧回路の有り、無しの選択を送給速度設定値又は出力電圧設定値によっても選択できる。
【００２４】
さらに、上述した第３の発明によれば、小電流領域において、降圧回路で直流電源回路からの直流電圧を１／２に降圧してインバータ回路に入力するので降圧回路の制御が簡単である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本発明のアーク溶接機に係る電気接続図である。同図において、図６に示す従来技術のアーク溶接機の電気接続図と同一符号の構成物は、同一動作を行なうので説明は省略し、符号の相違する構成物について説明する。
【００２６】
図１に示す溶接出力監視回路ＯＷは、起動開始信号Ｔｓが入力すると動作し、出力電流設定信号Ｉｒの値が予め定めた基準値Ｉｒｆより小さいとき（例えば、出力電流設定値が１０Ａ以下）溶接出力監視信号ＯｗをＨｉｇｈレベルにして出力する。
【００２７】
図３に示す降圧対応インバータ駆動回路ＳＲＣは、図３に示す第１のオアゲートＯＲ１、第２のオアゲートＯＲ２、第４の時限回路ＴＩ４、第５の時限回路ＴＩ５、反転回路ＩＶ１、第１のバッフア回路ＩＮ１、第２のバッフア回路ＩＮ２、第３のバッフア回路ＩＮ３及び第４のバッフア回路ＩＮ４によって形成されている。第４の時限回路ＴＩ４は、溶接出力監視信号ＯｗがＬｏｗレベルで反転回路ＩＶ１によって反転された反転信号Ｉｖ１がＨｉｇｈレベルのとき動作を行ない、第１の出力制御信号Ｓｃ１のオフに同期して第１の補助コンデンサＣ２の電圧が相当に放電する予め定めた時間の第１の補助コンデンサ放電時間Ｔａを出力し、第１のオアゲートＯＲ１で第１の出力制御信号Ｓｃ１と補助コンデンサ放電時間Ｔａとのオア論理を行ない第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力する。また、第４の時限回路ＴＩ４は、溶接出力監視信号ＯｗがＨｉｇｈレベルで反転回路ＩＶ１によって反転された反転信号Ｉｖ１がＬｏｗレベルのとき動作を停止し、第１のオアゲートＯＲ１は第１の出力制御信号Ｓｃ１とＬｏｗレベルとのオア論理を行ない第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力する。また、第５の時限回路ＴＩ５も上述と同一動作を行なって第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２及び第３のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ３を出力する。
【００２８】
図１に示す降圧回路は、第2の直流リアクトルＤＣＬ２と第2の平滑コンデンサＣ３とによって形成され、降圧回路と電力開閉用スイッチング素子ＴＲ５、環流ダイオードＤ６及び降圧回路の組み合わせによって降圧チョッパ回路が形成される。そして、降圧チョッパ回路は電力開閉用スイッチング素子ＴＲ５の通電時間に応じて直流電源回路からの直流電圧を降圧してインバータ回路に供給する。
【００２９】
降圧選択回路は、図１に示す常時閉の１つのリレー接点ＣＲ１を有する第1の開閉器、常時開の２つのリレー接点ＣＲ２を有する第２の開閉器及び開閉器駆動回路ＣＲで形成される。
【００３０】
降圧チョッパ制御回路ＣＨＲは、図２に示す第３のオアゲートＯＲ３、反転回路ＩＶ２、第３の時限回路ＴＩ３及び切換スイッチＳＷ１によって形成されている。第３の時限回路ＴＩ３は、溶接出力監視信号ＯｗがＨｉｇｈレベルのときに動作を行ない、第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２がオンに同期して予め定めた時限信号Ｔｉ３を出力する。また、切換スイッチＳＷ１は、溶接出力監視信号ＯｗがＨｉｇｈレベルのときａ側に接続し第３のオアゲートＯＲ３の出力を降圧チョッパ制御信号Ｃｈｒとして出力し、Ｌｏｗレベルのときｂ側に接続し時限信号Ｔｉ３を降圧チョッパ制御信号Ｃｈｒとして出力する。
【００３１】
図４は、本発明のアーク溶接機の出力電流が大きいときの動作を説明する波形タイミング図である。同図（Ａ）の波形は第１の出力制御信号Ｓｃ１を示し、同図（Ｂ）の波形は第２の出力制御信号Ｓｃ２を示す。同図（Ｃ）の波形は第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を示し、同図（Ｄ）の波形は第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２及び第３のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ３を示し、同図（Ｅ）の波形は、出力電流検出信号Ｉｄを示す。同図（Ｆ）の波形は出力電流設定信号Ｉｒを示し、同図（Ｇ）の波形は溶接出力監視信号Ｏｗを示し、同図（Ｈ）の波形は降圧チョッパ制御信号Ｃｈｒを示し、同図（Ｉ）の波形は第１の平滑コンデンサＣ１の端子電圧を示し、同図（Ｊ）の波形は第１の補助コンデンサＣ２の端子電圧を示す。
【００３２】
次に、図４に示す波形タイミング図を用いて出力電流が大きいときの動作について説明する。図１に示す、起動スイッチＴＳから起動開始信号Ｔｓが入力されると出力制御回路ＳＣは、動作を開始し出力電流設定値Ｉｒと出力電流検出信号Ｉｄとを比較演算して同図（Ａ）及び同図（Ｂ）に示す、パルス幅時間Ｔ１の第１の出力制御信号Ｓｃ１及びパルス幅時間Ｔ２の第２の出力制御信号Ｓｃ２を出力する。
【００３３】
時刻ｔ＝ｔ１において、溶接出力監視回路ＯＷは、出力電流設定信号Ｉｒの値と予め定めた基準値Ｉｒｆ（例えば、基準値１０Ａ）とを比較し、図４（Ｆ）に示す出力電流設定信号Ｉｒの値が基準値Ｉｒｆより大きいときに同図（Ｇ）に示す溶接出力監視信号をＬｏｗレベルにする。溶接出力監視信号ＯｗがＬｏｗレベルのとき、図１に示す開閉器駆動回路ＣＲは、第1の開閉器のリレー接点ＣＲ１を閉にし、第２の開閉器のリレー接点ＣＲ２を開にする。このとき電力開閉用スイッチング素子ＴＲ５と補助コンデンサＣ２との接続点が第１の開閉器のリレー接点ＣＲ１の閉によって接続する。
【００３４】
時刻ｔ＝ｔ１において、降圧チョッパ制御回路ＣＨＲは、溶接出力監視信号ＯｗがＬｏｗレベルのとき、図２に示す第３の時限回路ＴＩ３の動作を停止し、切換スイッチＳＷ１はｂ側に接続する。このとき、第１の出力制御信号Ｓｃ１のオンに同期して図４（Ｈ）に示す降圧チョッパ制御信号ＣｈｒをＨｉｇｈレベルにして出力する。また、降圧対応インバータ駆動回路ＳＲＣも溶接出力監視信号ＯｗがＬｏｗレベルのとき、第１の出力制御信号Ｓｃ１のオンに同期して図３（Ｃ）に示す第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４をＨｉｇｈレベルにして、第１のスイッチング素子ＴＲ１及び第４のスイッチング素子ＴＲ４を導通する。
【００３５】
続いて、時刻ｔ＝ｔ２において、降圧チョッパ制御回路ＣＨＲは、第１の出力制御信号Ｓｃ１のオフに同期して図３（Ｉ）に示す降圧チョッパ制御信号ＣｈｒをＬｏｗレベルにし、電力開閉用スイッチング素子ＴＲ５を遮断する。このとき第１の補助コンデンサＣ２は、直流電源回路からの電力供給が停止され放電を開始する。
【００３６】
時刻ｔ＝ｔ２において、図３に示す降圧対応インバータ駆動回路ＳＲＣの第４の時限回路ＴＩ４は、図３に示す反転回路ＩＶ１の出力がＨｉｇｈレベルとなり動作し、第１の出力制御信号Ｓｃ１のオフに同期して第１の補助コンデンサＣ２の電圧が相当に放電する予め定めた時間の第１の補助コンデンサ放電時間Ｔａを出力する。第１のオアゲートＯＲ１は、第１の出力制御信号Ｓｃ１と補助コンデンサ放電時間Ｔａとのオア論理を行ない、時刻ｔ＝ｔ３のときに第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４をＬｏｗレベルにし、第１のスイッチング素子ＴＲ１及び第４のスイッチング素子ＴＲ４を遮断する。
【００３７】
図４（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ３において、第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４がＬｏｗレベルになり、第１のスイッチング素子ＴＲ１及び第４のスイッチング素子ＴＲ４が遮断する、このとき既に同図（Ｊ）に示す第１の補助コンデンサＣ２の端子電圧が相当に放電されているために零電圧でターンオフしてターンオフ損失は略零になる。そして、時刻ｔ＝ｔ３から主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスのエネルギーで起電力が発生して第１の補助コンデンサＣ２に同図（Ｊ）に示す充電が始まる。また、時刻ｔ＝ｔ３〜ｔ４の時間はアーム短絡電流を防止するための休止時間Ｔ７である。
【００３８】
時刻ｔ＝ｔ４以後においては、上述と同一動作を行なうので動作説明は省略する。
【００３９】
次に、図５に示す波形タイミング図を用いて出力電流が小さいときの動作について説明する。図１に示す起動スイッチＴＳから起動開始信号Ｔｓが入力されると出力制御回路ＳＣは、動作を開始して出力電流設定値Ｉｒと出力電流検出信号Ｉｄとを比較演算して同図（Ａ）及び同図（Ｂ）に示す、パルス幅時間の短い第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２を出力する。
【００４０】
時刻ｔ＝ｔ１において、溶接出力監視回路ＯＷは、出力電流設定信号Ｉｒの値と基準値Ｉｒｆとを比較し、出力電流設定信号Ｉｒの値が基準値Ｉｒｆより小さいときに溶接出力監視信号をＨｉｇｈレベルにする。そして、溶接出力監視信号ＯｗがＨｉｇｈレベルのとき、図１に示す開閉器駆動回路ＣＲは、第1の開閉器のリレー接点ＣＲ１を開にし、第２の開閉器のリレー接点ＣＲ２を閉にする。このとき降圧回路は、電力開閉用スイッチング素子ＴＲ５と補助コンデンサＣ２との接続点との間に挿入される。
【００４１】
時刻ｔ＝ｔ１において、図２に示す降圧チョッパ制御回路ＣＨＲは、図５（Ｇ）に示す溶接出力監視信号ＯｗがＨｉｇｈレベルのとき、同図（Ａ）に示す第１の出力制御信号Ｓｃ１のオンに同期して第３の時限回路ＴＩ３は、予め定めたパルス幅時間Ｔ６の時限信号Ｔｉ３を出力する。切換スイッチＳＷ１は溶接出力監視信号ＯｗがＨｉｇｈレベルのときａ側に接続する。そして、降圧チョッパ制御回路ＣＨＲは、同図（Ｈ）に示す（例えば、第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２の最大出力時間の１／２）パルス幅時間Ｔ６の降圧チョッパ制御信号Ｃｈｒを出力する。また、電力開閉用スイッチング素子ＴＲ５は、図５（Ｈ）に示す降圧チョッパ制御信号Ｃｈｒが入力されると導通する。
【００４２】
図３に示す降圧対応インバータ駆動回路ＳＲＣは、反転回路ＩＶ１の出力がＬｏｗレベルのため第４の時限回路ＴＩ４は動作を停止し、第１のオアゲートＯＲ１は第１の出力制御信号Ｓｃ１と第４の時限回路ＴＩ４のＬｏｗレベルとのオア論理を行ない、時刻ｔ＝ｔ２において、第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４をＬｏｗレベルにし、第１のスイッチング素子ＴＲ１及び第４のスイッチング素子ＴＲ４を遮断する。
【００４３】
時刻ｔ＝ｔ２１において、電力開閉用スイッチング素子ＴＲ５は遮断されると、環流ダイオードＤ６が導通し、降圧回路は電力開閉用スイッチング素子ＴＲ５の導通時間に応じて入力電圧である第１の平滑コンデンサＣ１の端子電圧Ｖｃ１の降圧を行なう。
【００４４】
時刻ｔ＝ｔ３において、出力制御回路ＳＣは、出力電流設定値Ｉｒと出力電流検出信号Ｉｄとを比較演算する。このときインバータ回路に入力する降圧回路の出力は相当に降圧されているために、出力制御回路ＳＣは出力電流を維持するために図５（Ｂ）に示す第２の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅時間を長くする。
【００４５】
時刻ｔ＝ｔ５において、出力制御回路ＳＣは、再度出力電流設定値Ｉｒと出力電流検出信号Ｉｄとを比較演算する。このときインバータ回路の入力電圧は降圧チョッパ回路により、例えば、第１の平滑コンデンサＣ１の端子電圧Ｖｃ１の１／２まで降圧されているので、出力制御回路ＳＣは出力電流を維持するために図５（Ａ）に示す第１の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅時間は略２倍になるように制御する。よって、小電流領域のときに降圧チョッパ回路により直流電源回路からの直流電圧を所定の電圧に降圧させてインバータ回路に入力することで、第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅時間が長くなり断続的な歯抜けが非常に発生しにくくなる。
【００４６】
上述において、降圧回路の有り、無しの選択を出力電流設定値で行なっているが、送給速度設定値又は出力電圧設定値を用いて降圧回路の選択を行なってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態のソフトスイッチングを行なうアーク溶接機の電気接続            図である。
【図２】図１に示す降圧チョッパ制御回路の詳細図である。
【図３】図１に示す降圧対応インバータ駆動回路の詳細図である。
【図４】本発明のアーク溶接機の出力電流が大きいときの動作を説明する波形タイミ            ング図である。
【図５】本発明のアーク溶接機の出力電流が小さいときの動作を説明する波形タイミ            ング図である。
【図６】従来技術のソフトスイッチングを行なうアーク溶接機の電気接続図である。
【図７】図６に示すインバータ駆動回路ＳＲの詳細図である。
【図８】従来技術のアーク溶接機の動作を説明するタイミング図である。
【符号の説明】
【００４８】
ＡＣ          商用交流電源
Ｃ１          第１の平滑コンデンサ
Ｃ２          第1の補助コンデンサ
Ｃ３          第２の補助コンデンサ
ＣＲ１        第1の開閉器（リレー接点常時閉）
ＣＲ２        第２の開閉器（リレー接点常時開）
ＣＨＲ        降圧チョッパ制御回路
Ｄ１          第１のダイオード
Ｄ２          第２のダイオード
Ｄ３          第３のダイオード
Ｄ４          第４のダイオード
Ｄ５          第５のダイオード
Ｄ６          環流ダイオード
ＤＲ１        １次整流回路
ＤＲ２        ２次整流回路
ＤＣＬ１      第１の直流リアクトル
ＤＣＬ２      第２の直流リアクトル
ＨＲ          電力開閉用駆動回路
ＩＤ          出力電流検出回路
ＩＲ          出力電流設定回路
ＩＶ          反転回路
ＩＮ１        第１のバッフア回路
ＩＮ２        第２のバッフア回路
ＩＮ３        第３のバッフア回路
ＩＮ４        第４のバッフア回路
ＩＮＴ        主変圧器
Ｍ            被加工物
ＯＷ          溶接出力監視回路
ＯＲ１        第１のオアゲート
ＯＲ２        第２のオアゲート
ＯＲ３        第３のオアゲート
ＳＣ          出力制御回路
ＳＲ          インバータ駆動回路
ＳＲＣ        降圧対応インバータ駆動回路
ＳＷ１        切換スイッチ
ＴＨ          トーチ
ＴＳ          起動スイッチ
ＴＩ１        第１の時限回路
ＴＩ２        第２の時限回路
ＴＩ３        第３の時限回路
ＴＩ４        第４の時限回路
ＴＩ５        第５の時限回路
ＴＲ１        第１のスイッチング素子
ＴＲ２        第２のスイッチング素子
ＴＲ３        第３のスイッチング素子
ＴＲ４        第４のスイッチング素子
ＴＲ５        電力開閉用スイッチング素子
Ｃｈｒ        降圧チョッパ制御信号
Ｉｄ          出力電流検出信号
Ｉｒ          出力電流設定信号
Ｏｗ          溶接出力監視信号
Ｓｃ１        第１の出力制御信号
Ｓｃ２        第２の出力制御信号
Ｔａ          第１の補助コンデンサ放電時間
Ｔｂ          第２の補助コンデンサ放電時間
Ｔｓ          起動開始信号
Ｔｒ１        第１のスイッチング素子駆動信号
Ｔｒ２        第２のスイッチング素子駆動信号
Ｔｒ３        第３のスイッチング素子駆動信号
Ｔｒ４        第４のスイッチング素子駆動信号
Ｔｒ５        電力開閉用駆動信号
【図１】
2008264815.tif 000003
【図２】
2008264815.tif 000004
【図３】
2008264815.tif 000005
【図４】
2008264815.tif 000006
【図５】
2008264815.tif 000007
【図６】
2008264815.tif 000008
【図７】
2008264815.tif 000009
【図８】
2008264815.tif 000010