(57)【要約】【課題】  非消耗／消耗電極アーク溶接において極性切換時に電流を所定値まで降下させている。この電流降下速度を、負荷状態に影響されることなく高速化することによって安定した溶接性を維持することを目的とする。【解決手段】  電極プラス極性から電極マイナス極性に切り換えるときは、ブリッジを形成する第２電極プラス極性スイッチング素子ＴＰ２のみ導通状態にし、かつ、第２スイッチング素子ＴＲ２を導通状態にして通電路に第２抵抗器Ｒ２を挿入して電流降下速度を高速化する。同様に、電極マイナス極性から電極プラス極性に切り換えるときは、ブリッジを形成する第１電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ１のみ導通状態にし、かつ、第１スイッチング素子ＴＲ１を導通状態にして第１抵抗器Ｒ１を通電路に挿入して電流降下速度を高速化する。【選択図】図１
2008279462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源を入力としてインバータ制御によって所望の直流電圧を出力する電源主回路と、前記電源主回路の直流電圧を電極マイナス極性と電極プラス極性とに切り換えてアーク負荷に供給するために第１及び第２電極プラス極性スイッチング素子並びに第１及び第２電極マイナス極性スイッチング素子からブリッジを形成する極性切換回路と、
前記第２電極マイナス極性スイッチング素子に並列に接続された第１スイッチング素子と第１抵抗器とを直列に接続した回路と、
前記第１電極プラス極性スイッチング素子に並列に接続された第２スイッチング素子と第２抵抗器とを直列に接続した回路と、
電極マイナス期間を設定する電極マイナス期間設定回路と、
電極プラス期間を設定する電極プラス期間設定回路と、
前記電源主回路のインバータを制御して前記電極マイナス期間及び前記電極プラス期間の溶接電流の制御を行うと共に、両期間の終了時点から溶接電流を切換電流値まで降下させて第１及び第２電流降下期間を設ける電流制御回路と、
前記電極マイナス期間、前記第１電流降下期間、前記電極プラス期間及び前記第２電流降下期間を順次移行させて繰り返し行う期間制御回路と、
前記電極マイナス期間及び第１電流降下期間中は前記第１電極マイナス極性スイッチング素子を導通状態にする第１電極マイナス極性スイッチング素子駆動回路と、
前記電極マイナス期間中は前記第２電極マイナス極性スイッチング素子を導通状態にする第２電極マイナス極性スイッチング素子駆動回路と、
前記第１電流降下期間中は第１スイッチング素子を導通状態にして前記第１抵抗器を通電路に挿入することによって溶接電流の降下速度を速くする第１スイッチング素子駆動回路と、
前記電極プラス期間中は前記第１電極プラス極性スイッチング素子を導通状態にする第１電極プラス極性スイッチング素子駆動回路と、
前記電極プラス期間及び前記第２電流降下期間中は前記第２電極プラス極性スイッチング素子を導通状態にする第２電極プラス極性スイッチング素子駆動回路と、
前記第２電流降下期間中は前記第２スイッチング素子を導通状態にして前記第２抵抗器を通電路に挿入することによって溶接電流の降下速度を速くする第２スイッチング素子駆動回路と、
を備えた交流アーク溶接電源。
【請求項２】
商用電源を入力としてインバータ制御によって所望の直流電圧を出力する電源主回路と、前記電源主回路の直流電圧を電極マイナス極性と電極プラス極性とに切り換えてアーク負荷に供給するために第１及び第２電極プラス極性スイッチング素子並びに第１及び第２電極マイナス極性スイッチング素子からブリッジを形成する極性切換回路と、
前記電源主回路と前記極性切換回路との間に挿入された第１スイッチング素子と第１抵抗器とを並列に接続した回路と、
電極マイナス期間を設定する電極マイナス期間設定回路と、
電極プラス期間を設定する電極プラス期間設定回路と、
前記電源主回路のインバータを制御して前記電極マイナス期間及び前記電極プラス期間の溶接電流の制御を行うと共に、両期間の終了時点から溶接電流を切換電流値まで降下させて第１及び第２電流降下期間を設ける電流制御回路と、
前記電極マイナス期間、前記第１電流降下期間、前記電極プラス期間及び前記第２電流降下期間を順次移行させて繰り返し行う期間制御回路と、
前記電極マイナス期間及び第１前記電流降下期間中は前記第１及び第２電極マイナス極性スイッチング素子を導通状態にして溶接電源の出力を電極マイナス極性にする電極マイナス極性スイッチング素子駆動回路と、
前記第１及び第２電流降下期間中のみ第１スイッチング素子を遮断状態にして第１抵抗器を通電路に挿入することによって溶接電流の降下速度を速くする第１スイッチング素子駆動回路と、
前記電極プラス期間及び前記第２前記電流降下期間中は前記第１及び第２電極プラス極性スイッチング素子を導通状態にして溶接電源の出力を電極プラス極性にする電極プラス極性スイッチング素子駆動回路と、
を備えた交流アーク溶接電源。
【請求項３】
商用電源を入力としてインバータ制御によって所望の正及び負の直流電圧を出力する電源主回路と、前記電源主回路の正及び負の直流電圧を電極マイナス極性と電極プラス極性とに切り換えてアーク負荷に供給する電極プラス極性スイッチング素子及び電極マイナス極性スイッチング素子から成る極性切換回路と、
前記電極マイナス極性スイッチング素子に並列に接続された第１スイッチング素子と第１抵抗器とを直列に接続した回路と、
前記電極プラス極性スイッチング素子に並列に接続された第２スイッチング素子と第２抵抗器とを直列に接続した回路と、
電極マイナス期間を設定する電極マイナス期間設定回路と、
電極プラス期間を設定する電極プラス期間設定回路と、
前記電源主回路のインバータを制御して前記電極マイナス期間及び前記電極プラス期間の溶接電流の制御を行うと共に、両期間の終了時点から溶接電流を切換電流値まで降下させて第１及び第２電流降下期間を設ける電流制御回路と、
前記電極マイナス期間、前記第１電流降下期間、前記電極プラス期間及び前記第２電流降下期間を順次移行させて繰り返し行う期間制御回路と、
前記電極マイナス期間中は前記電極マイナス極性スイッチング素子を導通状態にして溶接電源の出力を電極マイナス極性にする電極マイナス極性スイッチング素子駆動回路と、
前記第１電流降下期間中は第１スイッチング素子を導通状態にして前記第１抵抗器を通電路に挿入することによって溶接電流の降下速度を速くする第１スイッチング素子駆動回路と、
前記電極プラス期間中は前記電極プラス極性スイッチング素子を導通状態にして溶接電源の出力を電極プラス極性にする電極プラス極性スイッチング素子駆動回路と、
前記第２電流降下期間中は前記第２スイッチング素子を導通状態にして前記第２抵抗器を通電路に挿入することによって溶接電流の降下速度を速くする第２スイッチング素子駆動回路と、
を備えた交流アーク溶接電源。
【請求項４】
商用電源を入力としてインバータ制御によって所望の正及び負の直流電圧を出力する電源主回路と、前記電源主回路の正及び負の直流電圧を電極マイナス極性と電極プラス極性とに切り換えてアーク負荷に供給する電極プラス極性スイッチング素子及び電極マイナス極性スイッチング素子から成る極性切換回路と、
前記電極マイナス極性スイッチング素子に直列に接続された第１スイッチング素子と第１抵抗器とを並列に接続した回路と、
前記電極プラス極性スイッチング素子に直列に接続された第２スイッチング素子と第２抵抗器とを並列に接続した回路と、
電極マイナス期間を設定する電極マイナス期間設定回路と、
電極プラス期間を設定する電極プラス期間設定回路と、
前記電源主回路のインバータを制御して前記電極マイナス期間及び前記電極プラス期間の溶接電流の制御を行うと共に、両期間の終了時点から溶接電流を切換電流値まで降下させて第１及び第２電流降下期間を設ける電流制御回路と、
前記電極マイナス期間、前記第１電流降下期間、前記電極プラス期間及び前記第２電流降下期間を順次移行させて繰り返し行う期間制御回路と、
前記電極マイナス期間及び前記第１電流降下期間中は前記電極マイナス極性スイッチング素子を導通状態にして溶接電源の出力を電極マイナス極性にする電極マイナス極性スイッチング素子駆動回路と、
前記第１電流降下期間中のみ第１スイッチング素子を遮断状態にして前記第１抵抗器を通電路に挿入することによって溶接電流の降下速度を速くする第１スイッチング素子駆動回路と、
前記電極プラス期間及び前記第２電流降下期間中は前記電極プラス極性スイッチング素子を導通状態にして溶接電源の出力を電極プラス極性にする電極プラス極性スイッチング素子駆動回路と、
前記第２電流降下期間中のみ前記第２スイッチング素子を遮断状態にして前記第２抵抗器を通電路に挿入することによって溶接電流の降下速度を速くする第２スイッチング素子駆動回路と、
を備えた交流アーク溶接電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流非消耗電極アーク溶接又は交流消耗電極アーク溶接において、出力極性の切り替えを高速に行うことによって溶接性を向上させることができる交流アーク溶接電源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下の説明においては交流アーク溶接電源として交流非消耗電極アーク溶接電源の場合について提示するが、交流消耗電極アーク溶接電源の場合も同様である。
【０００３】
図１０は、従来技術の交流非消耗電極アーク溶接電源のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
【０００４】
インバータ回路ＩＮＶは、３相２００Ｖ等の商用電源を入力として整流・平滑して直流電圧を生成し、後述する誤差増幅信号Ｅａに従ってインバータ制御して高周波交流電圧を出力する。高周波変圧器ＩＮＴは、この高周波交流電圧をアーク溶接に適した電圧値に降圧する。２次整流器群Ｄ２ａ〜ｄは、この降圧された高周波電圧を直流電圧に整流する。これらインバータ回路ＩＮＶ、高周波変圧器ＩＮＴ及び２次整流器群ｄ２ａ〜ｄを電源主回路と呼ぶことにする。したがって、電源主回路は、商用電源を入力としてインバータ制御によって所望の直流電圧を生成する。
【０００５】
第１及び第２電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ１、ＴＮ２並びに第１及び第２電極プラス極性スイッチング素子ＴＰ１、ＴＰ２からブリッジとして形成される極性切換回路は、上記の直流電圧の極性を切り換える。すなわち、第１及び第２の電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ１、ＴＮ２が導通状態にあるときは、溶接電源の出力は電極マイナス極性ＥＮになる。他方、第１及び第２の電極プラス極性スイッチング素子ＴＰ１、ＴＰ２が導通状態にあるときは、溶接電源の出力は電極プラス極性ＥＰになる。リアクトルＷＬは、溶接電源の出力を平滑する。溶接トーチ４に取り付けられた非消耗電極１と母材２との間には交流の溶接電流Ｉｗが通電するアーク３が発生する。
【０００６】
電流検出器ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して絶対値に変換し、電流検出信号Ｉｄを出力する。比較回路ＣＰは、この電流検出信号Ｉｄと予め定めた切換電流値Ｉｃとを比較して、ｉｄ≦ＩｃになったときにＨｉｇｈレベルになる比較信号Ｃｐを出力する。電極マイナス期間設定回路ＴＮＲは、予め定めた電極マイナス期間設定信号Ｔnrを出力する。電極プラス期間設定回路ＴＰＲは、予め定めた電極プラス期間設定信号Ｔprを出力する。期間制御回路ＳＮＰは、上記の比較信号Ｃｐ、電極マイナス期間設定信号Ｔnr及び電極プラス期間設定信号Ｔprを入力として、図１１で後述するように、電極マイナス期間信号Ｓtn、電極プラス期間信号Ｓtp、電極マイナス極性スイッチング素子制御信号Ｓnd及び電極プラス極性スイッチング素子制御信号Ｓpdを出力する。電極マイナス極性スイッチング素子駆動回路ＥＮＤは、上記の電極マイナス極性スイッチング素子制御信号Ｓndに従って上記の第１及び第２の電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ１、ＴＮ２を駆動するための電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｅndを出力する。電極プラス極性スイッチング素子駆動回路ＥＰＤは、上記の電極プラス極性スイッチング素子制御信号Ｓpdに従って上記の第１及び第２の電極プラス極性スイッチング素子ＴＰ１、ＴＰ２を駆動するための電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｅpdを出力する。
【０００７】
電流制御回路ＩＲは、上記の電極マイナス期間信号Ｓtn及び電極プラス期間信号Ｓtpを入力として、図１１で後述するように、電極マイナス期間Ｔｎ中は予め定めた電極マイナス極性電流設定信号Ｉnrを電流設定信号Ｉｒとして出力し、それに続く第１電流降下期間Ｔd1中はその値が０となる電流設定信号Ｉｒを出力し、それに続く電極プラス期間Ｔｐ中は予め定めた電極プラス極性電流設定信号Ｉprを電流設定信号Ｉｒとして出力し、それに続く第２電流降下期間Ｔd2中はその値が０となる電流設定信号Ｉｒを出力する。誤差増幅回路ＥＡは、上記の電流設定信号Ｉｒと上記の電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して誤差増幅信号Ｅａを出力する。パルス幅変調回路ＰＷＭは、この誤差増幅信号Ｅａを入力として上記のインバータ回路ＩＮＶを制御するためのパルス幅変調信号Ｐwmを出力する。
【０００８】
図１１は、上述した溶接電源における各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｂ）は電流設定信号Ｉｒを示し、同図（Ｃ）は電極マイナス期間信号Ｓtnを示し、同図（Ｄ）は電極プラス期間信号Ｓtpを示し、同図（Ｅ）は比較信号Ｃｐを示し、同図（Ｆ）は電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｅndを示し、同図（Ｇ）は電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｅpdを示す。同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは０より上が電極マイナス極性ＥＮとなり、０より下が電極プラス極性ＥＰとなる。以下においては、溶接電流Ｉｗの値とは絶対値のことを意味している。従って、溶接電流Ｉｗが降下するという表記は、絶対値が小さくなることを表している。以下、同図を参照して説明する。
【０００９】
（１）第２電流降下期間Ｔd2
時刻ｔ１において、同図（Ｄ）に示すように、電極プラス期間信号ＳtpがＬｏｗレベルになると、同図（Ｂ）に示すように、電流設定信号Ｉｒは０となり、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは次第に降下する。この期間中は、同図（Ｆ）に示すように、電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｅndが出力（Ｈｉｇｈレベル）されているので、第１及び第２の電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ１、ＴＮ２は導通状態にある。同様に、同図（Ｇ）に示すように、電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｅpdは出力（Ｈｉｇｈレベル）されているので、第１及び第２の電極プラス極性スイッチング素子ＴＰ１、ＴＰ２は導通状態にある。すなわちこの期間中は、極性切換回路を形成する４つのスイッチング素子は全て導通状態にあるのでアーム短絡状態にある。このようにアーム短絡状態にすることによって、リアクトルＷＬに蓄積されたエネルギーを高速に放電して電流降下速度を高速化している。この結果、この期間の長さが短縮される。
【００１０】
（２）電極マイナス期間Ｔｎ
時刻ｔ２において、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗの値が予め定めた切換電流値Ｉｃまで降下すると、同図（Ｅ）に示すように、比較信号ＣｐがＨｉｇｈレベルになる。これに応動して、同図（Ｃ）に示すように、電極マイナス期間信号ＳtnがＨｉｇｈレベルになるので、同図（Ｂ）に示すように、電流設定信号Ｉｒは予め定めた電極マイナス極性電流設定値Ｉnrになる。また、同図（Ｆ）に示すように、電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｅndが出力されているので、第１及び第２の電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ１、ＴＮ２は導通状態を維持する。他方、同図（Ｇ）に示すように、電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｅpdは出力されていないので、第１及び第２の電極プラス極性スイッチング素子ＴＰ１、ＴＰ２は遮断状態になる。このために、同図（Ａ）に示すように、溶接電源の出力は電極マイナス極性ＥＮに切り換わり、電極マイナス極性電流設定信号Ｉnrに相当する溶接電流Ｉｗが通電する。
【００１１】
（３）第１電流降下期間Ｔd1
時刻ｔ３において、電極マイナス期間Ｔｎが終了すると、同図（Ｃ）に示すように、電極マイナス期間信号ＳtnはＬｏｗレベルになるので、同図（Ｂ）に示すように、電流設定信号Ｉｒは０となる。このために、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは次第に降下する。この期間中も上記の第２電流降下期間Ｔd2と同様に、同図（Ｆ）に示すように、電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｅndが出力されているので、第１及び第２の電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ１、ＴＮ２は導通状態になる。さらに、同図（Ｇ）に示すように、電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｅpdが出力されるので、第１及び第２の電極プラス極性スイッチング素子ＴＰ１、ＴＰ２は導通状態になる。したがって、この期間中も極性切換回路を形成するブリッジはアーム短絡状態になり、電流降下速度が高速化される。
【００１２】
（４）電極プラス期間Ｔｐ
時刻ｔ４において、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗが切換電流値Ｉｃまで降下すると、同図（Ｅ）に示すように、比較信号ＣｐがＨｉｇｈレベルになる。これに応動して、同図（Ｄ）に示すように、電極プラス期間信号ＳtpがＨｉｇｈレベルになるので、同図（Ｂ）に示すように、電流設定信号Ｉｒは予め定めた電極プラス極性電流設定信号Ｉprになる。また、同図（Ｆ）に示すように、電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｅndは出力されないので、第１及び第２の電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ１、ＴＮ２は遮断状態になる。さらに、同図（Ｇ）に示すように、電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｅpdは出力されているので、第１及び第２の電極プラス極性スイッチング素子ＴＰ１、ＴＰ２は導通状態になる。このために、溶接電源の出力は電極プラス極性ＥＰに切り換わり、電極プラス極性電流設定信号Ｉprに相当する溶接電流Ｉｗが通電する。
【００１３】
時刻ｔ５において、同図（Ａ）に示すように、電極プラス期間Ｔｐが終了すると、再び上述した第２電流降下期間Ｔd2に移行する。上記において、極性切換時に溶接電流Ｉｗを切換電流値Ｉｃまで降下させる理由は、以下のとおりである。すなわち、極性切換時の電流値の大きさに比例して第１及び第２の電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ１、ＴＮ２並びに第１及び第２の電極プラス極性スイッチング素子ＴＰ１、ＴＰ２に印加されるサージ電圧値が大きくなり、スイッチング素子の耐圧を超えると破壊に至る。そこで、サージ電圧値を小さくするために溶接電流Ｉｗを切換電流値Ｉｃまで降下させて極性を切り換えるようにしている。この切換電流値Ｉｃの値は、数十Ａ程度に設定される。ところで、第１及び第２の電流降下期間Ｔd1、Ｔd2の長さは、溶接電流Ｉｗが切換電流値Ｉｃまで降下するのに必要な時間となる。電極マイナス期間Ｔｎ及び電極プラス期間Ｔｐは溶接品質が良好になるように所定値に設定される。このときに、第１及び第２の電流降下期間Ｔd1、Ｔd2が短い時間であれば、溶接性に影響はほとんど与えない。このために、両電流降下期間が短くなるように、極性切換回路を形成するブリッジをアーム短絡している（例えば、特許文献１、２参照）。
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−０４８０６９号公報
【特許文献２】特開２００４−１１４０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述した交流アーク溶接において、周波数ｆ［Ｈｚ］及びＥＮ比率Ｒen［％］は以下のように定義することができる。
ｆ  ＝１／（Ｔｎ＋Ｔd1＋Ｔｐ＋Ｔd2）
Ｒen＝（Ｔｎ＋Ｔd1）・ｆ・100
【００１６】
交流アーク溶接においては、上記の周波数ｆ及びＥＮ比率Ｒenが溶接性に大きな影響を与える。したがって、ワークに最適な周波数ｆ及びＥＮ比率Ｒenに設定されて溶接が行われる。ところで、上式から明らかなように、周波数ｆ及びＥＮ比率Ｒenは第１及び第２の電流降下期間Ｔd1、Ｔd2によってその値が変化する。電極マイナス期間Ｔｎ及び電極プラス期間Ｔｐは所定値である。これに対して、両電流降下期間Ｔd1、Ｔd2は溶接電流Ｉｗが切換電流値Ｉｃまで降下する時間であるので負荷状態によって影響を受ける。すなわち、溶接電源の出力端子から溶接トーチ４及び母材２とを結ぶ溶接用ケーブルの抵抗値及びインダクタンス値、アークの長さ、アーク負荷状態（アーク発生状態又は短絡状態）等の負荷状態によって、両電流降下期間Ｔd1、Ｔd2は大きく影響を受ける。溶接用ケーブルが短く、かつ、アーク長が長く、かつ、アーク発生状態にあるときは、両電流降下期間Ｔd1、Ｔd2は０．２ms程度となる。他方、溶接用ケーブルが長く、かつ、アーク長が短く、かつ、アーク発生状態にあるときは、両電流降下期間Ｔd1、Ｔd2は２ms程度と非常に長くなる。通常、電極マイナス期間Ｔｎは１０ms程度に設定され、電極プラス期間Ｔｐは数ms程度に設定される。このために、両電流降下期間Ｔd1＋Ｔd2が０．４〜４msと負荷状態によって変化すると、周波数ｆ及びＥＮ比率Ｒenが大きく変化する。この結果、溶接性が変化することになり、溶接品質がバラツクことになる。
【００１７】
そこで、本発明は、負荷状態に関わりなく電流降下期間を短い値に固定することによって周波数ｆ及びＥＮ比率Ｒenを所定値に維持することができ高品質な溶接が可能となる交流アーク溶接電源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】
【００１８】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、商用電源を入力としてインバータ制御によって所望の直流電圧を出力する電源主回路と、前記電源主回路の直流電圧を電極マイナス極性と電極プラス極性とに切り換えてアーク負荷に供給するために第１及び第２電極プラス極性スイッチング素子並びに第１及び第２電極マイナス極性スイッチング素子からブリッジを形成する極性切換回路と、
前記第２電極マイナス極性スイッチング素子に並列に接続された第１スイッチング素子と第１抵抗器とを直列に接続した回路と、
前記第１電極プラス極性スイッチング素子に並列に接続された第２スイッチング素子と第２抵抗器とを直列に接続した回路と、
電極マイナス期間を設定する電極マイナス期間設定回路と、
電極プラス期間を設定する電極プラス期間設定回路と、
前記電源主回路のインバータを制御して前記電極マイナス期間及び前記電極プラス期間の溶接電流の制御を行うと共に、両期間の終了時点から溶接電流を切換電流値まで降下させて第１及び第２電流降下期間を設ける電流制御回路と、
前記電極マイナス期間、前記第１電流降下期間、前記電極プラス期間及び前記第２電流降下期間を順次移行させて繰り返し行う期間制御回路と、
前記電極マイナス期間及び第１電流降下期間中は前記第１電極マイナス極性スイッチング素子を導通状態にする第１電極マイナス極性スイッチング素子駆動回路と、
前記電極マイナス期間中は前記第２電極マイナス極性スイッチング素子を導通状態にする第２電極マイナス極性スイッチング素子駆動回路と、
前記第１電流降下期間中は第１スイッチング素子を導通状態にして前記第１抵抗器を通電路に挿入することによって溶接電流の降下速度を速くする第１スイッチング素子駆動回路と、
前記電極プラス期間中は前記第１電極プラス極性スイッチング素子を導通状態にする第１電極プラス極性スイッチング素子駆動回路と、
前記電極プラス期間及び前記第２電流降下期間中は前記第２電極プラス極性スイッチング素子を導通状態にする第２電極プラス極性スイッチング素子駆動回路と、
前記第２電流降下期間中は前記第２スイッチング素子を導通状態にして前記第２抵抗器を通電路に挿入することによって溶接電流の降下速度を速くする第２スイッチング素子駆動回路と、
を備えた交流アーク溶接電源である。
【００１９】
第２の発明は、商用電源を入力としてインバータ制御によって所望の直流電圧を出力する電源主回路と、前記電源主回路の直流電圧を電極マイナス極性と電極プラス極性とに切り換えてアーク負荷に供給するために第１及び第２電極プラス極性スイッチング素子並びに第１及び第２電極マイナス極性スイッチング素子からブリッジを形成する極性切換回路と、
前記電源主回路と前記極性切換回路との間に挿入された第１スイッチング素子と第１抵抗器とを並列に接続した回路と、
電極マイナス期間を設定する電極マイナス期間設定回路と、
電極プラス期間を設定する電極プラス期間設定回路と、
前記電源主回路のインバータを制御して前記電極マイナス期間及び前記電極プラス期間の溶接電流の制御を行うと共に、両期間の終了時点から溶接電流を切換電流値まで降下させて第１及び第２電流降下期間を設ける電流制御回路と、
前記電極マイナス期間、前記第１電流降下期間、前記電極プラス期間及び前記第２電流降下期間を順次移行させて繰り返し行う期間制御回路と、
前記電極マイナス期間及び第１前記電流降下期間中は前記第１及び第２電極マイナス極性スイッチング素子を導通状態にして溶接電源の出力を電極マイナス極性にする電極マイナス極性スイッチング素子駆動回路と、
前記第１及び第２電流降下期間中のみ第１スイッチング素子を遮断状態にして第１抵抗器を通電路に挿入することによって溶接電流の降下速度を速くする第１スイッチング素子駆動回路と、
前記電極プラス期間及び前記第２前記電流降下期間中は前記第１及び第２電極プラス極性スイッチング素子を導通状態にして溶接電源の出力を電極プラス極性にする電極プラス極性スイッチング素子駆動回路と、
を備えた交流アーク溶接電源である。
【００２０】
第３の発明は、商用電源を入力としてインバータ制御によって所望の正及び負の直流電圧を出力する電源主回路と、前記電源主回路の正及び負の直流電圧を電極マイナス極性と電極プラス極性とに切り換えてアーク負荷に供給する電極プラス極性スイッチング素子及び電極マイナス極性スイッチング素子から成る極性切換回路と、
前記電極マイナス極性スイッチング素子に並列に接続された第１スイッチング素子と第１抵抗器とを直列に接続した回路と、
前記電極プラス極性スイッチング素子に並列に接続された第２スイッチング素子と第２抵抗器とを直列に接続した回路と、
電極マイナス期間を設定する電極マイナス期間設定回路と、
電極プラス期間を設定する電極プラス期間設定回路と、
前記電源主回路のインバータを制御して前記電極マイナス期間及び前記電極プラス期間の溶接電流の制御を行うと共に、両期間の終了時点から溶接電流を切換電流値まで降下させて第１及び第２電流降下期間を設ける電流制御回路と、
前記電極マイナス期間、前記第１電流降下期間、前記電極プラス期間及び前記第２電流降下期間を順次移行させて繰り返し行う期間制御回路と、
前記電極マイナス期間中は前記電極マイナス極性スイッチング素子を導通状態にして溶接電源の出力を電極マイナス極性にする電極マイナス極性スイッチング素子駆動回路と、
前記第１電流降下期間中は第１スイッチング素子を導通状態にして前記第１抵抗器を通電路に挿入することによって溶接電流の降下速度を速くする第１スイッチング素子駆動回路と、
前記電極プラス期間中は前記電極プラス極性スイッチング素子を導通状態にして溶接電源の出力を電極プラス極性にする電極プラス極性スイッチング素子駆動回路と、
前記第２電流降下期間中は前記第２スイッチング素子を導通状態にして前記第２抵抗器を通電路に挿入することによって溶接電流の降下速度を速くする第２スイッチング素子駆動回路と、
を備えた交流アーク溶接電源である。
【００２１】
第４の発明は、商用電源を入力としてインバータ制御によって所望の正及び負の直流電圧を出力する電源主回路と、前記電源主回路の正及び負の直流電圧を電極マイナス極性と電極プラス極性とに切り換えてアーク負荷に供給する電極プラス極性スイッチング素子及び電極マイナス極性スイッチング素子から成る極性切換回路と、
前記電極マイナス極性スイッチング素子に直列に接続された第１スイッチング素子と第１抵抗器とを並列に接続した回路と、
前記電極プラス極性スイッチング素子に直列に接続された第２スイッチング素子と第２抵抗器とを並列に接続した回路と、
電極マイナス期間を設定する電極マイナス期間設定回路と、
電極プラス期間を設定する電極プラス期間設定回路と、
前記電源主回路のインバータを制御して前記電極マイナス期間及び前記電極プラス期間の溶接電流の制御を行うと共に、両期間の終了時点から溶接電流を切換電流値まで降下させて第１及び第２電流降下期間を設ける電流制御回路と、
前記電極マイナス期間、前記第１電流降下期間、前記電極プラス期間及び前記第２電流降下期間を順次移行させて繰り返し行う期間制御回路と、
前記電極マイナス期間及び前記第１電流降下期間中は前記電極マイナス極性スイッチング素子を導通状態にして溶接電源の出力を電極マイナス極性にする電極マイナス極性スイッチング素子駆動回路と、
前記第１電流降下期間中のみ第１スイッチング素子を遮断状態にして前記第１抵抗器を通電路に挿入することによって溶接電流の降下速度を速くする第１スイッチング素子駆動回路と、
前記電極プラス期間及び前記第２電流降下期間中は前記電極プラス極性スイッチング素子を導通状態にして溶接電源の出力を電極プラス極性にする電極プラス極性スイッチング素子駆動回路と、
前記第２電流降下期間中のみ前記第２スイッチング素子を遮断状態にして前記第２抵抗器を通電路に挿入することによって溶接電流の降下速度を速くする第２スイッチング素子駆動回路と、
を備えた交流アーク溶接電源である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、電流降下期間中に抵抗器を通電路に挿入することによって溶接電流Ｉｗの降下速度を高速化することができる。このために、負荷状態によらず電流降下期間を短くすることができるので、周波数及びＥＮ比率が負荷状態に影響されて変化することがなく、常に良好な溶接品質を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る交流アーク溶接電源のブロック図である。同図において上述した図１０と同一のブロックについては同一符号を付してそれらの説明は省略する。以下、図１０とは異なる点線で示すブロックについて説明する。
【００２５】
第１スイッチング素子ＴＲ１及び第１抵抗器Ｒ１からなる直列回路を、第２電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ２に並列に接続する。さらに、第２スイッチング素子ＴＲ２及び第２抵抗器Ｒ２からなる直列回路を、第１電極プラス極性スイッチング素子ＴＰ１に並列に接続する。
【００２６】
第１期間制御回路ＳＮＰ１は、電極マイナス期間設定信号Ｔnr、電極プラス期間設定信号Ｔpr及び比較信号Ｃｐを入力として、図２で後述するように、電極マイナス期間信号Ｓtn、電極プラス期間信号Ｓtp、電極マイナス極性スイッチング素子制御信号Ｓnd、電極プラス極性スイッチング素子制御信号Ｓpd、第１スイッチング素子制御信号Ｓ1d及び第２スイッチング素子制御信号Ｓ2dを出力する。第１電極マイナス極性スイッチング素子駆動回路ＮＤ１は、上記の電極マイナス極性スイッチング素子制御信号Ｓnd及び上記の第１スイッチング素子制御信号Ｓ1dを入力として、第１電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ１を駆動するための第１電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｎd1を出力する。第２電極マイナス極性スイッチング素子駆動回路ＮＤ２は、上記の電極マイナス極性スイッチング素子制御信号Ｓndを入力として、第２電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ２を駆動するための第２電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｎd2を出力する。第１電極プラス極性スイッチング素子駆動回路ＰＤ１は、上記の電極マイナス極性スイッチング素子制御信号Ｓpdを入力として、第１電極プラス極性スイッチング素子ＴＰ１を駆動するための第１電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｐd1を出力する。第２電極プラス極性スイッチング素子駆動回路ＰＤ２は、上記の電極プラス極性スイッチング素子制御信号Ｓpd及び上記の第２スイッチング素子制御信号Ｓ2dを入力として、第２電極プラス極性スイッチング素子ＴＰ２を駆動するための第２電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｐd2を出力する。第１スイッチング素子駆動回路Ｔ１Ｄは、第１スイッチング素子駆動信号Ｔ1dを出力して第１スイッチング素子ＴＲ１を駆動する。第２スイッチング素子駆動回路Ｔ２Ｄは、第２スイッチング素子駆動信号Ｔ2dを出力して第２スイッチング素子ＴＲ２を駆動する。
【００２７】
図２は、図１で上述した溶接電源における各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｂ）は電流設定信号Ｉｒを示し、同図（Ｃ）は電極マイナス期間信号Ｓtnを示し、同図（Ｄ）は電極プラス期間信号Ｓtpを示し、同図（Ｅ）は比較信号Ｃｐを示し、同図（Ｆ１）は第２電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｎd2を示し、同図（Ｇ１）は第１電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｐd1を示し、同図（Ｆ２）は第１電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｎd1を示し、同図（Ｇ２）は第２電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｐd2を示し、同図（Ｈ）は第１スイッチング素子駆動信号Ｔ1dを示し、同図（Ｉ）は第２スイッチング素子駆動信号Ｔ2dを示す。同図は上述した図１１と対応しており、第１及び第２の電流降下期間Ｔd1、Ｔd2以外の期間の動作は同一であるのでそれらの期間の説明は省略する。但し、電極マイナス期間Ｔｎ及び電極プラス期間Ｔｐ中は、同図（Ｈ）及び同図（Ｉ）に示すように、第１スイッチング素子駆動信号Ｔ1d及び第２スイッチング素子駆動信号Ｔ2dは出力されないので、第１及び第２スイッチング素子ＴＲ１、ＴＲ２は共に遮断状態にある。また、図１に示す電極マイナス極性スイッチング素子制御信号ＳndがＨｉｇｈレベルのときは第２電極マイナススイッチング素子極性駆動信号Ｎd2が出力されており、電極プラス極性スイッチング素子制御信号ＳpdがＨｉｇｈレベルのときは第１電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｐd1が出力されている。以下、電流降下期間の動作について同図を参照して説明する。
【００２８】
（１）第２電流降下期間Ｔd2
時刻ｔ１において、電極プラス期間Ｔｐが終了すると、同図（Ｄ）に示すように、電極プラス期間信号ＳtpがＬｏｗレベルになる。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、電流設定信号Ｉｒは０になるので、溶接電流Ｉｗが降下する。また、この期間中は、同図（Ｆ１）及び（Ｆ２）に示すように第１及び第２の、電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｎd1、Ｎd2が出力されていないので第１及び第２電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ１、ＴＮ２は遮断状態にある。また、同図（Ｈ）に示すように、第１スイッチング素子駆動信号Ｔ1dが出力されていないので第１スイッチング素子ＴＲ１は遮断状態にある。
【００２９】
他方、同図（Ｇ１）に示すように第１、電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｐd1が出力されていないので第１電極プラス極性スイッチング素子ＴＰ１は遮断状態になり、同図（Ｇ２）に示すように、第２電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｐd2は出力されているので第２電極プラス極性スイッチング素子ＴＰ２は導通状態にある。また、同図（Ｉ）に示すように、第２スイッチング素子駆動信号Ｔ2dが出力（Ｈｉｇｈレベル）されるので第２スイッチング素子ＴＲ２は導通状態になる。したがって、同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１時点で通電している電極プラス極性電流は第２スイッチング素子ＴＲ２を介して第２抵抗器Ｒ２及び第２電極プラス極性スイッチング素子ＴＰ２を通って降下する。この第２電流降下期間Ｔd2中は、リアクトルＷＬ及び溶接用ケーブルのインダクタンスに蓄積されたエネルギーを放電して降下する。この降下速度は第２抵抗器Ｒ２の値が大きいほど速くなる。したがって、抵抗値を０．５〜５Ω程度にすれば、降下速度は負荷状態にかかわらず数百μｓ以下になる。
【００３０】
（２）第１電流降下期間Ｔd1
時刻ｔ３において、電極マイナス期間Ｔｎが終了すると、同図（Ｃ）に示すように、電極マイナス期間信号ＳtnがＬｏｗレベルになる。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、電流設定信号Ｉｒは０となるので、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは降下する。この期間中は、同図（Ｆ１）に示すように第２、電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｎd2は出力されていないので第２電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ２は遮断状態になり、同図（Ｆ２）に示すように、第１電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｎd1は出力されているので第１電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ１は導通状態にある。また、同図（Ｈ）に示すように、第１スイッチング素子駆動信号Ｔ1dが出力されるので第１スイッチング素子ＴＲ１は導通状態になる。このために、時刻ｔ３時点で通電している電極マイナス極性電流は第１スイッチング素子ＴＲ１を介して第１抵抗器Ｒ１及び第１電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ１を通って降下する。したがって、上述したように、降下速度は負荷状態に関わらず数百μｓ以下になる。
【００３１】
他方、同図（Ｇ１）及び（Ｇ２）に示すように第１及び第２、電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｐd1、Ｐd2は出力されていないので第１及び第２の電極プラス極性スイッチング素子ＴＰ１、ＴＰ２は遮断状態にある。また、同図（Ｉ）に示すように、第２スイッチング素子駆動信号Ｔ2dは出力されていないので第２スイッチング素子ＴＲ２は遮断状態にある。
【００３２】
上記においては、第２電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ２に並列に第１スイッチング素子ＴＲ１及び第１抵抗器Ｒ１の直列回路を接続したが、第１電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ１に並列に接続しても良い。同様に、第２スイッチング素子ＴＲ２及び第２抵抗器Ｒ２の直列回路を、第２電極プラス極性スイッチング素子ＴＰ２に並列に接続しても良い。
【００３３】
上述した実施の形態１によれば、電流降下期間中に抵抗器を通電路に挿入することによって溶接電流Ｉｗの降下速度を高速化することができる。このために、負荷状態によらず電流降下期間を短くすることができるので、周波数及びＥＮ比率が負荷状態に影響されて変化することがなく、常に良好な溶接品質を得ることができる。
【００３４】
［実施の形態２］
図３は、本発明の実施の形態２に係る交流アーク溶接電源のブロック図である。同図において、上述した図１０又は図１と同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。以下、異なる点線で示すブロックについて説明する。
【００３５】
２次整流器群Ｄ２ａ〜ｄによって生成される直流電圧と極性切換回路（ＴＮ１〜２及びＴＰ１〜２によって形成されるブリッジ）との間に、第３スイッチング素子ＴＲ３及び第３抵抗器Ｒ３からなる並列回路を挿入する。第２期間制御回路ＳＮＰ２は、電極マイナス期間設定信号Ｔnr及び電極プラス期間設定信号Ｔpr及び比較信号Ｃｐを入力として、図４で後述するように、電極マイナス期間信号Ｓtn、電極プラス期間信号Ｓtp、電極マイナス極性スイッチング素子制御信号Ｓnd、電極プラス極性スイッチング素子制御信号Ｓpd及び第３スイッチング素子制御信号Ｓ3dを出力する。第３スイッチング素子駆動回路Ｔ３Ｄは、第３スイッチング素子駆動信号Ｔ3dを出力して第３スイッチング素子ＴＲ３を駆動する。
【００３６】
図４は、図３で上述した溶接電源における各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｂ）は電流設定信号Ｉｒを示し、同図（Ｃ）は電極マイナス期間信号Ｓtnを示し、同図（Ｄ）は電極プラス期間信号Ｓtpを示し、同図（Ｅ）は比較信号Ｃｐを示し、同図（Ｆ）は電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｅndを示し、同図（Ｇ）は電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｅpdを示し、同図（Ｈ）は第３スイッチング素子駆動信号Ｔ3dを示す。同図は上述した図１１と対応しており、第１及び第２電流降下期間Ｔd1、Ｔd2以外の期間の動作は同一であるのでこれらの期間の説明は省略する。但し、電極マイナス期間Ｔｎ及び電極プラス期間Ｔｐ中は、同図（Ｈ）に示すように、第３スイッチング素子駆動信号Ｔ3dが出力されているので第３スイッチング素子Ｔｒ３は導通状態にある。したがって、第３抵抗器Ｒ３は短絡状態になり、通常の配線状態になる。以下、両電流降下期間について同図を参照して説明する。
【００３７】
（１）第２電流降下期間Ｔd2
時刻ｔ１において、電極プラス期間Ｔｐが終了すると、同図（Ｄ）に示すように、電極プラス期間信号ＳtpがＬｏｗレベルになる。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、電流設定信号Ｉｒは０になるので、溶接電流Ｉｗが降下する。また、この期間中は、同図（Ｆ）に示すように、電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｅndが出力されていないので第１及び第２電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ１、ＴＮ２は遮断状態にある。他方、同図（Ｇ）に示すように、電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｅpdが出力されているので第１及び第２の電極プラス極性スイッチング素子は導通状態になる。また、同図（Ｈ）に示すように、第３スイッチング素子駆動信号Ｔ3dの出力が停止（Ｌｏｗレベル）するので第３スイッチング素子ＴＲ３は遮断状態になる。したがって、同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１時点で通電している電極プラス極性電流は第３スイッチング素子ＴＲ３を迂回して第３抵抗器Ｒ３を通って降下する。この第２電流降下期間Ｔd2中は、リアクトルＷＬ及び溶接用ケーブルのインダクタンスに蓄積されたエネルギーを放電して降下する。この降下速度は第３抵抗器Ｒ３の値が大きいほど速くなる。抵抗器Ｒ３の値は、上述した図１の抵抗器Ｒ１と同一値に設定する。この結果、降下速度は負荷状態にかかわらず数百μｓ以下になる。
【００３８】
（２）第１電流降下期間Ｔd1
時刻ｔ３において、電極マイナス期間Ｔｎが終了すると、同図（Ｃ）に示すように、電極マイナス期間信号ＳtnがＬｏｗレベルになる。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、電流設定信号Ｉｒは０となるので、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは降下する。この期間中は、同図（Ｆ）に示すように、電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｅndは出力されているので第１及び第２の電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ１、ＴＮ２は導通状態になる。また、同図（Ｇ）に示すように、電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｅpdは出力されていないので第１及び第２の電極プラス極性スイッチング素子ＴＰ１、ＴＰ２は遮断状態にある。他方、同図（Ｈ）に示すように、第３スイッチング素子駆動信号Ｔ3dの出力が停止されるので第３スイッチング素子ＴＲ３は遮断状態になる。このために、時刻ｔ３時点で通電している電極マイナス極性電流は第３スイッチング素子ＴＲ３を迂回して第３抵抗器Ｒ３を通って降下する。したがって、上述したように、降下速度は負荷状態に関わらず数百μｓ以下になる。
【００３９】
上述した実施の形態２によれば、電流降下期間中に抵抗器を通電路に挿入することによって溶接電流Ｉｗの降下速度を高速化することができる。このために、負荷状態によらず電流降下期間を短くすることができるので、周波数及びＥＮ比率が負荷状態に影響されて変化することがなく、常に良好な溶接品質を得ることができる。
【００４０】
［実施の形態３］
図５は、本発明の実施の形態３に係る交流アーク溶接電源のブロック図である。同図においては、２次整流器群Ｄ２ａ〜ｄによって正及び負の２出力直流電圧が生成されるタイプの電源主回路の場合である。したがって、極性切換回路は、１つの電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮ及び１つの電極プラス極性スイッチング素子ＴＰから形成される。同図において上述した図１０又は図１と同一のブロックについては同一符号を付してそれらの説明は省略する。以下、異なるブロックについて説明する。
【００４１】
第１スイッチング素子ＴＲ１及び第１抵抗器Ｒ１からなる直列回路を、図１と同様に、電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮに並列に接続する。また、第２スイッチング素子ＴＲ２及び第２抵抗器Ｒ２からなる直列回路を、図１と同様に、電極プラス極性スイッチング素子ＴＰに並列に接続する。また、電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮは、図１と同様に、第２電極マイナス極性スイッチング素子駆動回路ＮＤ２から出力される第２電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｎd2によって駆動される。電極プラス極性スイッチング素子ＴＰは、図１と同様に、第１電極プラス極性スイッチング素子駆動回路ＰＤ１から出力される第１電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｐd1によって駆動される。他のブロックは、図１と同一である。
【００４２】
図６は、図５で上述した溶接電源における各信号もタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｂ）は電流設定信号Ｉｒを示し、同図（Ｃ）は電極マイナス期間信号Ｓtnを示し、同図（Ｄ）は電極プラス期間信号Ｓtpを示し、同図（Ｅ）は比較信号Ｃｐを示し、同図（Ｆ１）は第２電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｎd2を示し、同図（Ｇ１）は第１電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｐd1を示し、同図（Ｈ）は第１スイッチング素子駆動信号Ｔ1dを示し、同図（Ｉ）は第２スイッチング素子駆動信号Ｔ2dを示す。同図は、上述した図２において、図２（Ｆ２）及び（Ｇ２）を削除したものであり、どうさは図２と同一であるので説明は省略する。本実施の形態の降下も上述した実施の形態１と同一である。
【００４３】
［実施の形態４］
図７は、本発明の実施の形態４に係る交流アーク溶接電源のブロック図である。同図において上述した図１０、図１又は図５と同一のブロックについては同一符号を付してそれらの説明は省略する。以下、異なる点線で示すブロックについて説明する。
【００４４】
第４スイッチング素子ＴＲ４及び第４抵抗器Ｒ４からなる並列回路を、電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮに直列に接続する。さらに、第５スイッチング素子ＴＲ５及び第５抵抗器Ｒ５からなる並列回路を、電極プラス極性スイッチング素子ＴＰに直列に接続する。第３期間制御回路ＳＮＰ３は、電極マイナス期間設定信号Ｔnr、電極プラス期間設定信号Ｔpr及び比較信号Ｃｐを入力として、図８で後述するように、電極マイナス期間信号Ｓtn、電極プラス期間信号Ｓtp、電極マイナス極性スイッチング素子制御信号Ｓnd、電極プラス極性スイッチング素子制御信号Ｓpd、第４スイッチング素子制御信号Ｓ4d及び第５スイッチング素子制御信号Ｓ5dを出力する。
【００４５】
図８は、図７で上述した溶接電源における各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｂ）は電流設定信号Ｉｒを示し、同図（Ｃ）は電極マイナス期間信号Ｓtnを示し、同図（Ｄ）は電極プラス期間信号Ｓtpを示し、同図（Ｅ）は比較信号Ｃｐを示し、同図（Ｆ）は電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｅndを示し、同図（Ｇ）は電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｅpdを示し、同図（Ｈ）は第４スイッチング素子駆動信号Ｔ4dを示し、同図（Ｉ）は第５スイッチング素子駆動信号Ｔ5dを示す。同図は上述した図４と対応しており、第１及び第２電流降下期間Ｔd1、Ｔd2以外の期間の動作は同一であるのでこれらの期間の説明は省略する。但し、電極マイナス期間Ｔｎ及び電極プラス期間Ｔｐ中は、同図（Ｈ）に示すように、第４スイッチング素子駆動信号Ｔ4dが出力されているので第４スイッチング素子Ｔｒ４は導通状態にある。同様に、同図（Ｉ）に示すように、第５スイッチング素子駆動信号Ｔ5dが出力されているので第５スイッチング素子ＴＲ５は導通状態にある。したがって、第４及び第５の抵抗器Ｒ４、Ｒ５は共に短絡状態になり、通常の配線と同一になる。以下、両電流降下期間について同図を参照して説明する。
【００４６】
（１）第２電流降下期間Ｔd2
時刻ｔ１において、電極プラス期間Ｔｐが終了すると、同図（Ｄ）に示すように、電極プラス期間信号ＳtpがＬｏｗレベルになる。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、電流設定信号Ｉｒは０になるので、溶接電流Ｉｗが降下する。また、この期間中は、同図（Ｆ）に示すように、電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｅndが出力されていないので電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮは遮断状態にある。また、同図（Ｈ）に示すように、第４スイッチング素子駆動信号Ｔ4dが出力されているので第４スイッチング素子ＴＲ４は導通状態にあり、第４抵抗器Ｒ４は短絡状態になる。
【００４７】
他方、同図（Ｇ）に示すように、電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｅpdが出力されているので電極プラス極性スイッチング素子ＴＰは導通状態にある。また、同図（Ｉ）に示すように、第５スイッチング素子駆動信号Ｔ5dの出力が停止（Ｌｏｗレベル）するので第５スイッチング素子ＴＲ５は遮断状態になる。したがって、同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１時点で通電している電極プラス極性電流は第５スイッチング素子ＴＲ５を迂回して第５抵抗器Ｒ５を通って降下する。この第２電流降下期間Ｔd2中は、リアクトルＷＬ及び溶接用ケーブルのインダクタンスに蓄積されたエネルギーを放電して降下する。この降下速度は第５抵抗器Ｒ５の値が大きいほど速くなる。抵抗器Ｒ５の値は、上述した図１の抵抗器Ｒ１と同一値に設定する。この結果、降下速度は負荷状態にかかわらず数百μｓ以下になる。
【００４８】
（２）第１電流降下期間Ｔd1
時刻ｔ３において、電極マイナス期間Ｔｎが終了すると、同図（Ｃ）に示すように、電極マイナス期間信号ＳtnがＬｏｗレベルになる。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、電流設定信号Ｉｒは０となるので、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは降下する。この期間中は、同図（Ｆ）に示すように、電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号Ｅndは出力されているので電極マイナス極性スイッチング素子ＴＮは導通状態にある。また、同図（Ｇ）に示すように、電極プラス極性スイッチング素子駆動信号Ｅpdは出力されていないので電極プラス極性スイッチング素子ＴＰは遮断状態にある。他方、同図（Ｈ）に示すように、第４スイッチング素子駆動信号Ｔ4dの出力が停止されるので第４スイッチング素子ＴＲ４は遮断状態になる。このために、時刻ｔ３時点で通電している電極マイナス極性電流は第４スイッチング素子ＴＲ４を迂回して第４抵抗器Ｒ４を通って降下する。したがって、上述したように、降下速度は負荷状態に関わらず数百μｓ以下になる。また、同図（Ｉ）に示すように、第５スイッチング素子駆動信号Ｔ5dが出力されているので第５スイッチング素子ＴＲ５は導通状態にあり第５抵抗器Ｒ５は短絡される。、
【００４９】
上述した実施の形態４によれば、電流降下期間中に抵抗器を通電路に挿入することによって溶接電流Ｉｗの降下速度を高速化することができる。このために、負荷状態によらず電流降下期間を短くすることができるので、周波数及びＥＮ比率が負荷状態に影響されて変化することがなく、常に良好な溶接品質を得ることができる。
【００５０】
上記の実施の形態１〜４では、交流アーク溶接電源が非消耗電極アーク溶接電源である場合を例示した。しかし、本発明は、図９に示すように、消耗電極アーク溶接にも適用することができる。図９は、交流消耗電極パルスアーク溶接における溶接電流Ｉｗの波形図である。同図においては、慣例により０Ａから上が電極プラス極性ＥＰを示し、下が電極マイナス極性ＥＮを示す。以下、同図を参照して説明する。
【００５１】
電極マイナス極性電流Ｉｎは、通電期間が終了して極性切換直前なると切換電流値Ｉｃまで降下する。電流が切換電流値Ｉｃまで降下すると、溶接電源の出力は、電極マイナス極性ＥＮから電極プラス極性ＥＰへと切り換わる。その後、ピーク電流Ｉｐが通電し、続いてベース電流Ｉｂが通電する。このベース電流Ｉｂの通電期間（アーク長制御によって定まる期間）が終了すると、切換電流値Ｉｃまで降下する。電流が切換電流値Ｉｃまで降下すると、溶接電源の出力は電極プラス極性ＥＰから電極マイナス極性ＥＮへと切り換わる。このように、溶接電流Ｉｗが降下している期間が、実施の形態１〜４の第１及び第２電流降下期間Ｔd1、Ｔd2に相当し、本発明が適用される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る交流アーク溶接電源のブロック図である。
【図２】図１の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２に係る交流アーク溶接電源のブロック図である。
【図４】図３の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態３に係る交流アーク溶接電源のブロック図である。
【図６】図５の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施の形態４に係る交流アーク溶接電源のブロック図である。
【図８】図７の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。
【図９】本発明を適用することができる交流消耗電極パルスアーク溶接の電流波形図である。
【図１０】従来技術の交流アーク溶接電源のブロック図である。
【図１１】図１０の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
１            非消耗電極
２            母材
３            アーク
４            溶接トーチ
ＣＰ            比較回路
Ｃｐ            比較信号
Ｄ２ａ〜ｄ        ２次整流器群
ＥＡ            誤差増幅回路
Ｅａ            誤差増幅信号
ＥＮ            電極マイナス極性
ＥＮＤ            電極マイナス極性スイッチング素子駆動回路
Ｅnd            電極マイナス極性スイッチング素子駆動信号
ＥＰ            電極プラス極性
ＥＰＤ            電極プラス極性スイッチング素子駆動回路
Ｅpd            電極プラス極性スイッチング素子駆動信号
ｆ            周波数
Ｉｂ            ベース電流
Ｉｃ            切換電流値
ＩＤ            電流検出器
Ｉｄ            電流検出信号
Ｉｎ            電極マイナス極性電流
Ｉnr            電極マイナス極性電流設定信号
ＩＮＴ            高周波変圧器
ＩＮＶ            インバータ回路
Ｉｐ            ピーク電流
Ｉpr            電極プラス極性電流設定信号
ＩＲ            電流制御回路
Ｉｒ            電流設定信号
Ｉｗ            溶接電流
ＰＷＭ            パルス幅変調回路
Ｐwm            パルス幅変調信号
Ｒ１〜Ｒ５        第１〜第５抵抗器
Ｒen            ＥＮ比率
Ｓ1d〜Ｓ5d        第１〜第５スイッチング素子制御信号
Ｓnd            電極マイナス極性スイッチング素子制御信号
ＳＮＰ            期間制御回路
ＳＮＰ１〜３        第１〜第３期間制御回路
Ｓpd            電極プラス極性スイッチング素子制御信号
Ｓtn            電極マイナス期間信号
Ｓtp            電極プラス期間信号
Ｔ１Ｄ〜Ｔ５Ｄ        第１〜第５スイッチング素子駆動回路
Ｔ1d〜Ｔ5d        第１〜第５スイッチング素子駆動信号
Ｔd1〜Ｔd2        第１〜第２電流降下期間
Ｔｎ            電極マイナス期間
ＴＮ            電極マイナス極性スイッチング素子
ＴＮ１〜２        第１〜第２電極マイナス極性スイッチング素子
ＴＮＲ            電極マイナス期間設定回路
Ｔnr            電極マイナス期間設定信号
Ｔｐ            電極プラス期間
ＴＰ            電極プラス極性スイッチング素子
ＴＰ１〜２        第１〜第２電極プラス極性スイッチング素子
ＴＰＲ            電極プラス期間設定回路
Ｔpr            電極プラス期間設定信号
ＴＲ１〜５        第１〜第５スイッチング素子
ＷＬ            リアクトル
【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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