特開 2018-187645 溶接電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-187645(P2018-187645A)

(43)【公開日】2018年11月29日

(54)【発明の名称】溶接電源装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/073 20060101AFI20181102BHJP

【ＦＩ】

   B23K9/073 530

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2017-92230(P2017-92230)

(22)【出願日】2017年5月8日

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100086380

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 稔

(74)【代理人】

【識別番号】100168044

【弁理士】

【氏名又は名称】小淵 景太

(72)【発明者】

【氏名】宮島 雄一

(72)【発明者】

【氏名】梅澤 一郎

【テーマコード（参考）】

4E082

【Ｆターム（参考）】

4E082AA01

4E082AA02

4E082AA08

4E082BA02

4E082DA01

4E082EA02

4E082EB14

4E082EC01

4E082EC13

4E082ED01

4E082EE01

4E082EE03

4E082EF01

4E082EF07

4E082FA01

4E082FA04

4E082FA07

(57)【要約】

【課題】アーク切れの発生をより抑制できる溶接電源装置を提供する。
【解決手段】溶接電源装置Ａ１において、インバータ回路７の出力電流の極性が切り換わるときに、溶接負荷への出力に再点弧電圧を重畳する電圧重畳回路６を備えた。電圧重畳回路６は、再点弧電圧を充電される再点弧コンデンサ６２と、再点弧コンデンサ６２に再点弧電圧を充電する充電回路６３と、再点弧コンデンサ６２に充電された再点弧電圧を放電する放電回路６４とを備えている。再点弧電圧の目標電圧は可変であり、充電回路６３は、再点弧電圧が目標電圧になるまで充電を行う。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電力を交流電力に変換して溶接負荷に出力するインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力電流の極性が切り換わるときに、前記溶接負荷への出力に再点弧電圧を重畳する電圧重畳回路と、
を備えており、
前記電圧重畳回路は、
前記再点弧電圧を充電される再点弧コンデンサと、
前記再点弧コンデンサに前記再点弧電圧を充電する充電回路と、
前記再点弧コンデンサに充電された前記再点弧電圧を放電する放電回路と、
を備えており、
前記再点弧電圧の目標電圧は可変であり、
前記充電回路は、前記再点弧電圧が前記目標電圧になるまで充電を行う、
ことを特徴とする溶接電源装置。

【請求項2】

前記インバータ回路の出力電流を目標電流に制御する制御回路をさらに備えており、
前記制御回路は、前記目標電流に応じて、対応する前記目標電圧を設定する目標電圧設定部を備えている、
請求項１に記載の溶接電源装置。

【請求項3】

前記インバータ回路の出力電流を目標電流に制御する制御回路をさらに備えており、
前記制御回路は、前記出力電流に応じて、対応する前記目標電圧を設定する目標電圧設定部を備えている、
請求項１に記載の溶接電源装置。

【請求項4】

前記制御回路は、前記目標電流または前記出力電流に応じて、対応する放電時間を設定する放電時間設定部を備えており、
前記放電回路は、設定された前記放電時間の間、前記再点弧電圧を放電する、
請求項２または３に記載の溶接電源装置。

【請求項5】

アーク切れを検出する検出部と、
前記検出部がアーク切れを検出した場合、前記目標電圧を増加させる目標電圧変更部と、
をさらに備えている、
請求項１ないし４のいずれかに記載の溶接電源装置。

【請求項6】

前記検出部は、
前記インバータ回路の出力電流を検出する電流センサを備えており、
前記電流センサが検出した電流値に基づいて、アーク切れを検出する、
請求項５に記載の溶接電源装置。

【請求項7】

前記電圧重畳回路は、前記溶接負荷の被加工物に出力する電流が正から負に切り換わるときにのみ、前記再点弧電圧を重畳する、
請求項１ないし６のいずれかに記載の溶接電源装置。

【請求項8】

前記電圧重畳回路は、前記溶接負荷の被加工物に出力する電流が正から負に切り換わるときと、負から正に切り換わるときとで、重畳する前記再点弧電圧を異ならせる、
請求項１ないし６のいずれかに記載の溶接電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、交流アーク溶接のための溶接電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

交流アーク溶接においては、出力電流の極性が切り換わるときにアーク切れが起こりやすい。アーク切れを抑制するために、出力電流の極性が切り換わるタイミングで高電圧（再点弧電圧）を印加する溶接電源装置が知られている。このような溶接電源装置の一例が、特許文献１に開示されている。

【0003】

図１０は、従来の溶接電源装置を備えた溶接システムの一例を示す図である。図１０に示す溶接システムは、溶接トーチＢと、溶接トーチＢに電力を供給する溶接電源装置Ａ１００とを備えている。溶接電源装置Ａ１００は、商用電源Ｄからの交流電力を直流電力に変換してインバータ回路７に入力し、インバータ回路７によって交流電力に変換して出力する。電圧重畳回路６００は、インバータ回路７の出力電流の極性が切り換わるときに、再点弧電圧を重畳する。電圧重畳回路６００は、再点弧コンデンサ６２、充電回路６３および放電回路６４を備えている。充電回路６３は、再点弧コンデンサ６２を所定の電圧まで充電する。放電回路６４は、再点弧コンデンサ６２に充電された再点弧電圧を放電して、インバータ回路７の出力に重畳する。充電回路６３および放電回路６４は、制御回路８００によって制御される。溶接電源装置Ａ１００においては、インバータ回路７の出力電流の極性が切り換わるときに再点弧電圧が重畳されるので、アーク切れの発生が抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平０６−９１３６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、溶接電源装置Ａ１００において、使用環境や使用状態によっては、アーク切れ抑制の効果に差がある場合があった。例えば、出力電流が小さい場合には、アーク切れ抑制の効果が小さく、アーク切れが発生することがある。また、被加工物Ｗの材質や厚さ、溶接時に使用する溶接ガスの種類や流量、溶接トーチＢの種類などによっては、アーク切れ抑制の効果が小さい場合がある。

【0006】

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、アーク切れの発生をより抑制できる溶接電源装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の側面によって提供される溶接電源装置は、直流電力を交流電力に変換して溶接負荷に出力するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力電流の極性が切り換わるときに、前記溶接負荷への出力に再点弧電圧を重畳する電圧重畳回路とを備えており、前記電圧重畳回路は、前記再点弧電圧を充電される再点弧コンデンサと、前記再点弧コンデンサに前記再点弧電圧を充電する充電回路と、前記再点弧コンデンサに充電された前記再点弧電圧を放電する放電回路とを備えており、前記再点弧電圧の目標電圧は可変であり、前記充電回路は、前記再点弧電圧が前記目標電圧になるまで充電を行うことを特徴とする。この構成によると、充電回路は、再点弧電圧が目標電圧になるまで充電を行う。目標電圧は可変であり、溶接電源装置の使用環境や使用状態に応じて、変更することができる。アーク切れ抑制の効果が小さくなる状況では、目標電圧を高くして、再点弧コンデンサに充電される再点弧電圧を高くしておけば、重畳する再点弧電圧を高くすることができる。これにより、アーク切れの発生をより抑制することができる。

【0008】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接電源装置は、前記インバータ回路の出力電流を目標電流に制御する制御回路をさらに備えており、前記制御回路は、前記目標電流に応じて、対応する前記目標電圧を設定する目標電圧設定部を備えている。この構成によると、目標電流に対応する目標電圧を設定することができる。目標電流が小さくなるほど目標電圧が高くなるように設定することで、目標電流が小さくて出力電流が小さくなっている場合に、より高い再点弧電圧を充電して放電することができる。

【0009】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接電源装置は、前記インバータ回路の出力電流を目標電流に制御する制御回路をさらに備えており、前記制御回路は、前記出力電流に応じて、対応する前記目標電圧を設定する目標電圧設定部を備えている。この構成によると、出力電流に対応する目標電圧を設定することができる。出力電流が小さくなるほど目標電圧が高くなるように設定することで、出力電流が小さくなっている場合に、より高い再点弧電圧を充電して放電することができる。

【0010】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御回路は、前記目標電流または前記出力電流に応じて、対応する放電時間を設定する放電時間設定部を備えており、前記放電回路は、設定された前記放電時間の間、前記再点弧電圧を放電する。この構成によると、目標電流または出力電流に応じて放電時間を変化させることができる。目標電流または出力電流が小さくなるほど放電時間が長くなるように設定することで、出力電流が小さくなっている場合に、より長い時間、再点弧電圧を放電することができる。したがって、アーク切れの発生をさらに抑制することができる。

【0011】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接電源装置は、アーク切れを検出する検出部と、前記検出部がアーク切れを検出した場合、前記目標電圧を増加させる目標電圧変更部とをさらに備えている。この構成によると、アーク切れが発生した場合に目標電圧を増加させることができる。これにより、アーク切れに対する耐性を自動的に向上させることができる。

【0012】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記検出部は、前記インバータ回路の出力電流を検出する電流センサを備えており、前記電流センサが検出した電流値に基づいて、アーク切れを検出する。この構成によると、適切にアーク切れを検出することができる。

【0013】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記電圧重畳回路は、前記溶接負荷の被加工物に出力する電流が正から負に切り換わるときにのみ、前記再点弧電圧を重畳する。この構成によると、よりアーク切れが発生しやすいときに再点弧電圧を重畳できるので、アーク切れの発生を抑制することができる。さらに、比較的にアーク切れが発生しにくいときには再点弧電圧を重畳させないので、電力の損失を低減することができる。

【0014】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記電圧重畳回路は、前記溶接負荷の被加工物に出力する電流が正から負に切り換わるときと、負から正に切り換わるときとで、重畳する前記再点弧電圧を異ならせる。この構成によると、よりアーク切れが発生しやすいときに重畳する再点弧電圧を大きくすることで、アーク切れの発生を抑制することができる。さらに、比較的にアーク切れが発生しにくいときに重畳する再点弧電圧を小さくすることで、電力の損失を低減することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によると、充電回路は、再点弧電圧が目標電圧になるまで充電を行う。目標電圧は可変であり、溶接電源装置の使用環境や使用状態に応じて、変更することができる。アーク切れ抑制の効果が小さくなる状況では、目標電圧を高くして、再点弧コンデンサに充電される再点弧電圧を高くしておけば、重畳する再点弧電圧を高くすることができる。これにより、アーク切れの発生をより抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態に係る溶接電源装置を示すブロック図である。

【図2】第１実施形態に係る充電回路および放電回路を示す回路図である。

【図3】第１実施形態に係る溶接電源装置の各信号の波形を示すタイムチャートである。

【図4】第１実施形態に係る充電制御部が行う、充電回路駆動信号の生成処理を示すフローチャートである。

【図5】第１実施形態に係る放電制御部の変形例における、各信号の波形を示すタイムチャートである。

【図6】第２実施形態に係る溶接電源装置を示すブロック図である。

【図7】第３および第４実施形態に係る溶接電源装置の制御回路を示すブロック図である。

【図8】（ａ）は第５実施形態に係る溶接電源装置の制御回路を示すブロック図であり、（ｂ）は充電回路駆動信号の生成処理を示すフローチャートである。

【図9】第５実施形態に係る溶接電源装置の各信号の波形を示すタイムチャートである。

【図10】従来の溶接電源装置の一例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。

【0018】

図１〜図３は、第１実施形態に係る溶接電源装置を説明するための図である。図１は、溶接電源装置Ａ１を示すブロック図であり、溶接システムの全体構成を示している。図２は、溶接電源装置Ａ１の充電回路６３および放電回路６４の一例を示す回路図である。図３は、溶接電源装置Ａ１の各信号の波形を示すタイムチャートである。図１に示すように、溶接システムは、溶接電源装置Ａ１および溶接トーチＢを備えている。当該溶接システムは、交流アーク溶接を行う、例えばＴＩＧ溶接システムである。溶接電源装置Ａ１は、商用電源Ｄから入力される交流電力を変換して、出力端子ａ，ｂから出力する。一方の出力端子ａは、ケーブルによって被加工物Ｗに接続されている。他方の出力端子ｂは、ケーブルによって溶接トーチＢの電極に接続されている。溶接電源装置Ａ１は、溶接トーチＢの電極の先端と被加工物Ｗとの間にアークを発生させて、電力を供給する。当該アークの熱によって、溶接が行われる。溶接トーチＢ、被加工物Ｗおよび発生したアークを合わせたものが、溶接電源装置Ａ１の負荷なので、これらを合わせたものを示す場合は、「溶接負荷」と記載する。

【0019】

溶接電源装置Ａ１は、整流平滑回路１、インバータ回路２、トランス３、整流回路４、直流リアクトル５、電圧重畳回路６、インバータ回路７、制御回路８、電流センサ９１、および電圧センサ９２を備えている。

【0020】

整流平滑回路１は、商用電源Ｄから入力される交流電力を直流電力に変換して出力する。整流平滑回路１は、交流電流を整流する整流回路と、平滑する平滑コンデンサとを備えている。

【0021】

インバータ回路２は、例えば、単相フルブリッジ型のＰＷＭ制御インバータであり、４つのスイッチング素子を備えている。インバータ回路２は、制御回路８から入力される駆動信号によってスイッチング素子をスイッチングさせることで、整流平滑回路１から入力される直流電力を高周波電力に変換して出力する。なお、インバータ回路２は直流電力を交流電力に変換するものであればよく、例えばハーフブリッジ型であってもよいし、その他の構成のインバータ回路であってもよい。

【0022】

トランス３は、インバータ回路２が出力する高周波電圧を変圧して、整流回路４に出力する。トランス３は、一次側巻線および二次側巻線を備えている。一次側巻線の各入力端子は、インバータ回路２の各出力端子にそれぞれ接続されている。二次側巻線の各出力端子は、整流回路４の各入力端子にそれぞれ接続されている。インバータ回路２の出力電圧は、一次側巻線と二次側巻線の巻き数比に応じて変圧されて、整流回路４に入力される。二次側巻線は一次側巻線に対して絶縁されているので、商用電源Ｄから入力される電流が二次側の回路に流れることを防止することができる。

【0023】

整流回路４は、例えば全波整流回路であり、トランス３より入力される高周波電力を整流して、インバータ回路７に出力する。なお、整流回路４は、高周波電力を整流するものであればよく、例えば半波整流回路であってもよい。直流リアクトル５は、整流回路４がインバータ回路７に出力する直流電流を平滑化する。

【0024】

インバータ回路７は、例えば、単相フルブリッジ型のＰＷＭ制御インバータであり、４つのスイッチング素子を備えている。インバータ回路７は、制御回路８から入力されるスイッチング駆動信号によってスイッチング素子をスイッチングさせることで、整流回路４から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する。なお、インバータ回路７は直流電力を交流電力に変換するものであればよく、例えばハーフブリッジ型であってもよいし、その他の構成のインバータ回路であってもよい。インバータ回路７が本発明の「インバータ回路」に相当する。

【0025】

電圧重畳回路６は、整流回路４とインバータ回路７との間に配置されており、インバータ回路７の出力電流の極性が切り換わるときに、溶接電源装置Ａ１の出力端子ａ，ｂ間に高電圧を重畳する。当該高電圧は、極性切り換え時の再点弧性を向上させるためのものであり、以下では「再点弧電圧」と記載する場合がある。電圧重畳回路６は、ダイオード６１、再点弧コンデンサ６２、充電回路６３および放電回路６４を備えている。

【0026】

再点弧コンデンサ６２は、所定の静電容量以上のコンデンサであり、溶接電源装置Ａ１の出力に重畳するための再点弧電圧を充電される。再点弧コンデンサ６２は、整流回路４に対して並列に接続されている。再点弧コンデンサ６２は、充電回路６３によって充電され、放電回路６４によって放電される。

【0027】

充電回路６３は、再点弧コンデンサ６２に再点弧電圧を充電するための回路であり、再点弧コンデンサ６２に並列に接続されている。図２（ａ）は、充電回路６３の一例を示す図である。図２（ａ）に示すように、本実施形態では、充電回路６３は、絶縁型フォワードコンバータを備えている。また、充電回路６３は、絶縁型フォワードコンバータを駆動するための駆動回路６３ａを備えている。駆動回路６３ａは、後述する充電制御部８６から入力される充電回路駆動信号に基づいて、スイッチング素子６３ｂを駆動させるためのパルス信号を出力する。駆動回路６３ａは、充電回路駆動信号がオン（例えばハイレベル信号）の間、所定のパルス信号をスイッチング素子６３ｂに出力する。これにより、再点弧コンデンサ６２が充電される。一方、駆動回路６３ａは、充電回路駆動信号がオフ（例えばローレベル信号）の間、パルス信号の出力を行わない。よって、再点弧コンデンサ６２の充電は停止される。すなわち、充電回路６３は、充電回路駆動信号に基づいて、再点弧コンデンサ６２を充電する状態と充電しない状態とで切り替える。なお、駆動回路６３ａを設けずに、充電制御部８６が充電回路駆動信号としてパルス信号をスイッチング素子６３ｂに直接入力するようにしてもよい。また、充電回路６３の構成は限定されない。充電回路６３は、絶縁型フォワードコンバータに代えて、昇圧チョッパ回路などを備えるようにしてもよい。

【0028】

放電回路６４は、再点弧コンデンサ６２に充電された再点弧電圧を放電するものであり、再点弧コンデンサ６２に直列に接続されている。図２（ｂ）は、放電回路６４の一例を示す図である。図２（ｂ）に示すように、放電回路６４は、スイッチング素子６４ａおよび限流抵抗６４ｂを備えている。本実施形態では、スイッチング素子６４ａは、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor : 絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ）である。なお、スイッチング素子６４ａは、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などであってもよい。スイッチング素子６４ａと限流抵抗６４ｂとは直列接続されて、再点弧コンデンサ６２に直列接続されている。スイッチング素子６４ａのエミッタ端子は整流回路４の正極側の端子に接続され、スイッチング素子６４ａのコレクタ端子は限流抵抗６４ｂの一方の端子に接続されている。なお、限流抵抗６４ｂをスイッチング素子６４ａのエミッタ端子側に接続するようにしてもよい。また、スイッチング素子６４ａのゲート端子には、後述する放電制御部８５から、放電回路駆動信号が入力される。スイッチング素子６４ａは、放電回路駆動信号がオン（例えばハイレベル信号）の間オン状態になる。これにより、再点弧コンデンサ６２に充電された再点弧電圧は放電され、限流抵抗６４ｂを介して、整流回路４の出力電圧に重畳される。一方、スイッチング素子６４ａは、放電回路駆動信号がオフ（例えばローレベル信号）の間オフ状態になる。これにより、再点弧電圧の放電は停止される。すなわち、放電回路６４は、放電回路駆動信号に基づいて、再点弧コンデンサ６２を放電する状態と放電しない状態とで切り換える。なお、放電回路６４の構成は限定されない。

【0029】

ダイオード６１は、放電回路６４に並列接続されており、アノード端子がインバータ回路７の入力の正極側の端子に接続され、カソード端子が再点弧コンデンサ６２に接続されている。ダイオード６１は、インバータ回路７の入力電圧の過渡電圧を、再点弧コンデンサ６２に吸収させる。

【0030】

電流センサ９１は、溶接電源装置Ａ１の出力電流を検出するものであり、本実施形態では、インバータ回路７の一方の出力端子と出力端子ａとを接続する接続線に配置されている。電流センサ９１は、出力電流の瞬時値を検出して制御回路８に入力する。本実施形態では、電流がインバータ回路７から出力端子ａに向かって流れる場合を正としており、電流が出力端子ａからインバータ回路７に向かって流れる場合を負としている。なお、電流センサ９１の配置位置は限定されない。

【0031】

電圧センサ９２は、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧を検出するものである。電圧センサ９２は、端子間電圧の瞬時値を検出して制御回路８に入力する。

【0032】

制御回路８は、溶接電源装置Ａ１を制御するための回路であり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御回路８は、電流センサ９１から出力電流の瞬時値を入力され、電圧センサ９２から再点弧コンデンサ６２の端子間電圧の瞬時値を入力される。そして、制御回路８は、インバータ回路２、インバータ回路７、充電回路６３および放電回路６４に、それぞれ駆動信号を出力する。制御回路８は、電流制御部８１、目標電流設定部８２、極性切換制御部８３、波形目標設定部８４、放電制御部８５、充電制御部８６、および目標電圧設定部８７を備えている。

【0033】

電流制御部８１は、インバータ回路２を制御する。電流制御部８１は、電流センサ９１から入力される出力電流の瞬時値から実効値を算出し、当該実効値と目標電流設定部８２から入力される目標電流（実効値）とに基づいて、インバータ回路２のスイッチング素子を制御するための駆動信号を生成して、インバータ回路２に出力する。

【0034】

極性切換制御部８３は、インバータ回路７を制御する。極性切換制御部８３は、電流センサ９１から入力される出力電流の瞬時値と波形目標設定部８４から入力される電流波形目標値とに基づいて、インバータ回路７のスイッチング素子を制御するためのスイッチング駆動信号を生成して、インバータ回路７に出力する。

【0035】

放電制御部８５は、放電回路６４を制御する。放電制御部８５は、極性切換制御部８３から入力されるスイッチング駆動信号に基づいて、放電回路６４を制御するための放電回路駆動信号を生成して、放電回路６４に出力する。放電回路駆動信号は、充電制御部８６にも入力される。

【0036】

図３に示すように、溶接電源装置Ａ１の出力電流（図３（ｂ）参照）は、スイッチング駆動信号（図３（ａ）参照）に応じて変化する。図３（ａ）に示すスイッチング駆動信号は、オンのときに出力端子ａ（被加工物Ｗ）を正、出力端子ｂ（溶接トーチＢ）を負とし、オフのときに出力端子ａ（被加工物Ｗ）を負、出力端子ｂ（溶接トーチＢ）を正とする。溶接電源装置Ａ１の出力電流は、スイッチング駆動信号がオンからオフに切り換わった時（図３における時刻ｔ１）から減少し、ゼロを過ぎて（図３における時刻ｔ２）極性が変わった後に最小電流値になる（図３における時刻ｔ３）。また、溶接電源装置Ａ１の出力電流は、スイッチング駆動信号がオフからオンに切り換わった時（図３における時刻ｔ５）から増加し、ゼロを過ぎて（図３における時刻ｔ６）極性が変わった後に最大電流値になる（図３における時刻ｔ７）。放電制御部８５は、溶接電源装置Ａ１の出力電流の極性が変わるときにオンとなるように、放電回路駆動信号を生成する。具体的には、放電制御部８５は、スイッチング駆動信号が切り換わったとき（図３における時刻ｔ１、ｔ５）にオンに切り換わり、オンに切り換わった後、放電時間が経過したときにオフに切り換わるパルス信号を生成し、放電回路駆動信号として出力する（図３（ｃ）参照）。放電時間は、放電状態を継続する時間であり、出力電流の極性が変わるまでの時間より長い所定時間が設定されている。本実施形態では、所定時間を、出力電流の瞬時値が最大電流値または最小電流値になるまでの時間で設定しているので、図３（ｃ）に示す放電回路駆動信号は、時刻ｔ３、ｔ７でオフに切り換わっている。実際には、出力電流の瞬時値が最大電流値または最小電流値になるタイミングと、放電回路駆動信号がオフに切り換わるタイミングとが一致するとは限らない。

【0037】

なお、放電制御部８５が放電回路駆動信号を生成する方法は、これに限定されない。溶接電源装置Ａ１の出力電流の極性が変わるときに再点弧電圧を重畳できればよいので、放電回路駆動信号は、極性が変わる前にオンになり、極性が変わった後にオフになればよい。例えば、電流センサ９１から出力電流の瞬時値を入力され、出力電流の瞬時値がゼロになって所定の時間が経過したときに、放電回路駆動信号をオフに切り換えるようにしてもよい。また、出力電流の瞬時値が最大電流値または最小電流値になったときに切り換えるようにしてもよい。なお、実際には、電流センサ９１から入力される電流瞬時値は微小変動するので、電流瞬時値が所定の第１閾値以上になった場合に最大電流値になったと判断し、電流瞬時値が所定の第２閾値以下になった場合に最小電流値になったと判断すればよい。また、放電制御部８５が、極性切換制御部８３からスイッチング駆動信号を入力される代わりに、波形目標設定部８４から電流波形目標値を入力され、電流波形目標値が切り換わったときに、放電回路駆動信号をオンに切り換えるようにしてもよい。この場合も、放電回路駆動信号の波形は、スイッチング駆動信号に基づいて切り換える場合と同様となる。また、出力電流の瞬時値が最大電流値から低下したとき、または、最小電流値から上昇したときに、放電回路駆動信号をオンに切り換えるようにしてもよい。この場合も、放電回路駆動信号の波形は、スイッチング駆動信号に基づいて切り換える場合と同様となる。また、最大電流値より小さくゼロより大きい第１閾値と、最小電流値より大きくゼロより小さい第２閾値とを設定し、放電回路駆動信号を、出力電流の瞬時値が第１閾値と第２閾値との間の範囲に入ったときにオンに切り換え、当該範囲から外れたときにオフに切り換えるようにしてもよい。この場合でも、放電回路駆動信号は、極性が変わる前にオンになり、極性が変わった後にオフになる。

【0038】

目標電圧設定部８７は、再点弧コンデンサに充電する再点弧電圧の目標電圧を充電制御部８６に設定するものである。目標電圧設定部８７は、目標電流設定部８２より入力される目標電流（インバータ回路２の出力電流の制御目標である電流実効値）に応じて、目標電圧を設定する。目標電圧設定部８７は、目標電流と目標電圧との対応関係をテーブルとして記憶しており、入力された目標電流に対応する目標電圧を設定する。目標電圧設定部８７は、例えば、目標電流が２００Ａの場合には目標電圧を３００Ｖに設定し、目標電流が５０Ａの場合には目標電圧を３５０Ｖに設定する。なお、これらの値は一例であって、限定されるものではない。一般的に、目標電流が小さくなると出力電流が小さくなるので、極性が変わるときに同じ再点弧電圧を重畳しても、アーク切れが起こる可能性が高い。したがって、目標電流が小さくなるほど、再点弧電圧の目標電圧が高くなるように設定する。目標電圧は、入力され得る目標電流毎に対応付けられていてもよいし、所定の範囲の目標電流毎に対応付けられていてもよい。また、本実施形態では、テーブルに記憶した対応関係に基づいて目標電圧を設定しているが、これに限られない。例えば、演算式を設定しておいて、入力された目標電流から目標電圧を演算して設定するようにしてもよい。例えば、上記例に合う演算式を線形的な簡易な演算式であらわすと、入力される目標電流をＩ₀とすると、目標電圧はＶ₀＝（−１／３）Ｉ₀＋１１００／３で表すことができる。

【0039】

充電制御部８６は、充電回路６３を制御する。充電制御部８６は、放電制御部８５から入力される放電回路駆動信号と、電圧センサ９２から入力される再点弧コンデンサ６２の端子間電圧の瞬時値と、目標電圧設定部８７から入力される目標電圧とに基づいて、充電回路６３を制御するための充電回路駆動信号を生成して、充電回路６３に出力する。

【0040】

図３に示すように、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧（図３（ｅ）参照）は、放電回路駆動信号（図３（ｃ）参照）がオンになって（図３における時刻ｔ１）、出力電流（図３（ｂ）参照）の極性が変わったとき（図３における時刻ｔ２）に、再点弧コンデンサ６２の放電により低下する。次の放電のタイミング（図３における時刻ｔ６）までに、再点弧コンデンサ６２に再点弧電圧を充電する必要がある。また、再点弧コンデンサ６２が目標電圧まで充電された場合は、それ以上の充電を行う必要がない。充電制御部８６は、再点弧コンデンサ６２の放電後から、再点弧コンデンサ６２が目標電圧になるまでオンとなるように、充電回路駆動信号を生成する。具体的には、充電制御部８６は、放電制御部８５より入力される放電駆動信号がオンからオフに切り換わったとき（図３における時刻ｔ３、ｔ７）にオンに切り換わり、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧が目標電圧になったとき（図３における時刻ｔ４、ｔ８）にオフに切り換わるパルス信号を生成し、充電回路駆動信号として出力する（図３（ｄ）参照）。

【0041】

また、本実施形態では、目標電圧が可変になっており、目標電圧設定部８７によって設定される。図３においては、目標電流が２００Ａに設定されている期間では目標電圧として３００Ｖが設定されており、目標電流が５０Ａに設定されている期間では目標電圧として３５０Ｖが設定されている場合を示している。目標電流が２００Ａに設定されている期間では、充電回路駆動信号がオンになって（図３における時刻ｔ３）、再点弧コンデンサ６２の充電が開始され、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧が目標電圧である３００Ｖになったとき（時刻ｔ４）に、充電回路駆動信号がオフになって、充電が停止される。また、目標電流が５０Ａに設定されている期間では、充電回路駆動信号がオンになって（図３における時刻ｔ１３）、再点弧コンデンサ６２の充電が開始され、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧が目標電圧である３５０Ｖになったとき（時刻ｔ１４）に、充電回路駆動信号がオフになって、充電が停止される。このように、充電制御部８６は、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧が目標電圧設定部８７によって設定される目標電圧になるまで充電を行うように、充電回路６３を制御する。

【0042】

次に、充電回路駆動信号の生成処理の処理手順について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。

【0043】

図４は、充電制御部８６が行う、充電回路駆動信号の生成処理を示すフローチャートである。当該処理は、溶接のためにインバータ回路７が起動したときに開始され、インバータ回路７が停止したときに終了される。

【0044】

まず、再点弧電圧の目標電圧Ｖrefが、設定される（Ｓ１）。具体的には、目標電圧設定部８７が、インバータ回路２の出力電流の目標電流に基づいて決定した目標電圧Ｖrefを、充電制御部８６に入力する。次に、充電回路駆動信号のオフ信号（ローレベル信号）が生成されて、充電回路６３に出力される（Ｓ２）。そして、放電回路駆動信号の立下りが検出されたか否かが判別される（Ｓ３）。具体的には、放電制御部８５より入力される放電回路駆動信号がオンからオフに切り換わったか否かが判別される。立下りが検出された場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ステップＳ４に進む。検出されない場合（Ｓ３：ＮＯ）、ステップＳ２に戻る。つまり、立下りが検出されるまで、ステップＳ２が行われて、オフ信号である充電回路駆動信号が生成されて出力される。

【0045】

次に、充電回路駆動信号のオン信号（ハイレベル信号）が生成されて、充電回路６３に出力される（Ｓ４）。そして、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧Ｖｃが目標電圧Ｖrefより小さいか否かが判別される（Ｓ５）。具体的には、電圧センサ９２より入力される端子間電圧Ｖｃと、設定された目標電圧Ｖrefとを比較し、端子間電圧Ｖｃが目標電圧Ｖrefより小さいか否かが判別される。端子間電圧Ｖｃが目標電圧Ｖrefより小さい場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ステップＳ４に戻る。つまり、端子間電圧Ｖｃが目標電圧Ｖrefに達するまで、ステップＳ４が行われて、オン信号である充電回路駆動信号が生成されて出力される。端子間電圧Ｖｃが目標電圧Ｖref以上になった場合（Ｓ５：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。以上により、１周期分の充電回路駆動信号が生成される。そして、目標電圧Ｖrefが再設定されて、次の１周期分の充電回路駆動信号が生成される。

【0046】

なお、図４のフローチャートに示す充電回路駆動信号の生成処理は一例であって、上述したものに限定されない。

【0047】

次に、本実施形態に係る溶接電源装置Ａ１の作用および効果について説明する。

【0048】

本実施形態によると、目標電圧設定部８７は、目標電流設定部８２より入力される目標電流（インバータ回路２の出力電流の制御目標である電流実効値）に対応する目標電圧を、充電制御部８６に設定する。充電制御部８６は、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧が目標電圧設定部８７によって設定された目標電圧になるまで充電を行うように、充電回路６３を制御して充電させる。目標電流が小さくなるほど目標電圧が高くなるように設定しているので、目標電流が小さくて出力電流が小さくなっている場合に、より高い再点弧電圧を充電して放電することができる。これにより、アーク切れの発生をより抑制することができる。

【0049】

本実施形態によると、放電回路６４は、放電制御部８５より入力される放電回路駆動信号に基づいて、放電を制御する。放電回路駆動信号（図３（ｃ）参照）は、スイッチング駆動信号（図３（ａ）参照）が切り換わったときにオンに切り換わり、オンに切り換わった後、出力電流の極性が変わるまでの時間より長い放電時間が経過したときにオフに切り換わる。したがって、溶接電源装置Ａ１の出力電流の極性が変わるときには、放電回路駆動信号は必ずオンとなっているので、放電回路６４は再点弧電圧を適切に重畳することができる。

【0050】

なお、本実施形態においては、出力電流の波形が略矩形波である場合（図３（ｂ）参照）について説明したが、これに限られない。出力電流の波形が正弦波であってもよい。波形目標設定部８４が電流波形目標値として正弦波信号を出力し、極性切換制御部８３が電流センサ９１から入力される出力電流の瞬時値と波形目標設定部８４から入力される電流波形目標値とに基づいてスイッチング駆動信号を生成するようにすれば、出力電流の波形を正弦波とすることができる。出力電流の波形を正弦波とすると、発生するアークが幅広になるので、溶接痕を幅広のものとすることができる。また、溶接電源装置Ａ１からの発生音を抑制することができる。

【0051】

また、本実施形態においては、溶接電源装置Ａ１の出力電流の極性が変わるときに再点弧電圧を重畳する場合について説明したが、これに限られない。一般的に、出力端子ａ（被加工物Ｗ）が正で出力端子ｂ（溶接トーチＢ）が負である正極性から、出力端子ａ（被加工物Ｗ）が負で出力端子ｂ（溶接トーチＢ）が正である逆極性に切り換わるときに、アーク切れが発生しやすいことが知られている。したがって、正極性から逆極性に切り換わるときにのみ再点弧電圧を重畳させ、逆極性から正極性に切り換わるときには再点弧電圧を重畳させないようにしてもよい。この場合の変形例について、図５を参照して説明する。なお、当該変形例においては、放電制御部８５による放電回路駆動信号の生成方法が変わるだけである。

【0052】

図５は、変形例における、各信号の波形を示すタイムチャートである。図５（ａ）は、極性切換制御部８３が生成するスイッチング駆動信号を示しており、図３（ａ）に示すものと同じである。図５（ｂ）は、溶接電源装置Ａ１の出力電流を示しており、図３（ｂ）に示すものと同じである。図５（ｃ）は、放電制御部８５が生成する放電回路駆動信号を示している。図５（ｄ）は、充電制御部８６が生成する充電回路駆動信号を示している。図５（ｅ）は、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧を示している。

【0053】

変形例に係る放電制御部８５は、溶接電源装置Ａ１の出力電流の極性が、正極性から逆極性に変わるときにオンとなるように、放電回路駆動信号を生成する。具体的には、放電制御部８５は、スイッチング駆動信号（図５（ａ）参照）がオンからオフに切り換わったとき（図５における時刻ｔ１、ｔ１１）にオンに切り換わり、オンに切り換わった後、放電時間が経過したとき（図５における時刻ｔ３、ｔ１３）にオフに切り換わるパルス信号を生成し、放電回路駆動信号として出力する（図５（ｃ）参照）。放電制御部８５は、スイッチング駆動信号がオフからオンに切り換わったとき（図５における時刻ｔ５、ｔ１５）、および、オフに切り換わった後、放電時間が経過したとき（図５における時刻ｔ７、ｔ１７）には、放電回路駆動信号の切り換えを行わない。

【0054】

放電制御部８５が生成する放電回路駆動信号（図５（ｃ）参照）が図３（ｃ）に示す放電駆動信号と異なるので、充電制御部８６が生成する充電回路駆動信号（図５（ｄ）参照）、および、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧（図５（ｅ）参照）は、それぞれ、図３（ｄ）および図３（ｅ）に示すものと異なる波形になっている。

【0055】

当該変形例においては、よりアーク切れが発生しやすい、正極性から逆極性に切り換わるときに再点弧電圧を重畳するので、アーク切れの発生を抑制することができる。また、比較的にアーク切れが発生しにくい、逆極性から正極性に切り換わるときには再点弧電圧を重畳させないので、逆極性から正極性に切り換わるときにも再点弧電圧を重畳する場合と比べて、限流抵抗６４ｂでの損失を低減することができる。また、再点弧電圧を放電してから次に放電するまでの時間が長くなるので、極性切換周波数がより高くなった場合でも対応することができる。例えば、図５に示す場合の極性切換周波数が二倍の周波数になったとしても、放電までに目標電圧まで充電を行うことができる。

【0056】

また、逆極性から正極性に切り換わるときには、正極性から逆極性に切り換わるときよりも低い再点弧電圧を重畳させるようにしてもよい。すなわち、目標電圧設定部８７が、目標電流設定部８２より入力される目標電流に応じて、正極性から逆極性に切り換わるときの第１目標電圧と、逆極性から正極性に切り換わるときの第２目標電圧（＜第１目標電圧）とを設定するようにしてもよい。そして、充電制御部８６は、正極性から逆極性に切り換わるときに放電するための再点弧電圧を、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧が第１目標電圧になるまで充電し、逆極性から正極性に切り換わるときに放電するための再点弧電圧を、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧が第２目標電圧になるまで充電するように、充電回路６３を制御する。この場合でも、限流抵抗６４ｂでの損失を低減することができる。なお、目標電圧設定部８７を設けずに、正極性から逆極性に切り換わるときの第１目標電圧と、逆極性から正極性に切り換わるときの第２目標電圧（＜第１目標電圧）とを固定値として設定していてもよい。

【0057】

上記変形例のように正極性から逆極性に切り換わるときにのみ再点弧電圧を重畳する場合は、電圧重畳回路６をインバータ回路７の出力側に配置するようにしてもよい。この場合を、第２実施形態として、以下に説明する。

【0058】

図６は、第２実施形態に係る溶接電源装置Ａ２を示すブロック図であり、溶接システムの全体構成を示している。図６において、第１実施形態に係る溶接システム（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。なお、図６においては、制御回路８を簡略化して記載している。図６に示すように、溶接電源装置Ａ２は、電圧重畳回路６をインバータ回路７の出力側に配置している点で、第１実施形態に係る溶接電源装置Ａ１と異なる。

【0059】

溶接電源装置Ａ２において、電圧重畳回路６は、インバータ回路７の出力側に配置されており、出力端子ｂ（溶接トーチＢ）の電位を高くするように、出力端子ａ，ｂ間に再点弧電圧を重畳する構成になっている。放電回路６４は、スイッチング駆動信号（図５（ａ）参照）がオンからオフに切り換わったとき（図５における時刻ｔ１）に導通しており、出力電流（図５（ｂ）参照）の極性が変わったとき（図５における時刻ｔ２）に、再点弧コンデンサ６２が放電し、再点弧電圧が出力端子ａ，ｂ間に重畳される。

【0060】

第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0061】

図７（ａ）は、第３実施形態に係る溶接電源装置Ａ３を示す図であり、制御回路８を示すブロック図である。図７（ａ）において、第１実施形態に係る制御回路８（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。なお、図７（ａ）においては、制御回路８以外の構成の記載を省略している（図７（ｂ）および図８（ａ）も同様）。図７（ａ）に示すように、溶接電源装置Ａ３は、目標電圧設定部８７が、出力電流の目標電流ではなく、出力電流に応じて目標電圧を設定する点で、第１実施形態に係る溶接電源装置Ａ１と異なる。

【0062】

第３実施形態に係る目標電圧設定部８７は、電流センサ９１が検出した出力電流の瞬時値を入力されて、実効値を算出する。そして当該実効値に応じて、目標電圧を設定する。目標電圧設定部８７は、出力電流の実効値が小さくなるほど目標電圧が高くなるように設定された対応関係のテーブルを記憶しており、算出された出力電流の実効値に対応する目標電圧を設定する。

【0063】

第３実施形態によると、目標電圧設定部８７は、実際の出力電流の実効値に対応する目標電圧を、充電制御部８６に設定する。出力電流が小さくなるほど目標電圧が高くなるように設定しているので、出力電流が小さくなっている場合に、より高い再点弧電圧を充電して放電することができる。したがって、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0064】

図７（ｂ）は、第４実施形態に係る溶接電源装置Ａ４を示す図であり、制御回路８を示すブロック図である。図７（ｂ）において、第１実施形態に係る制御回路８（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。図７（ｂ）に示すように、溶接電源装置Ａ４は、放電時間設定部８８を備えており、目標電流に応じて放電時間を変更する点で、第１実施形態に係る溶接電源装置Ａ１と異なる。第１実施形態に係る放電制御部８５は、放電時間を固定された所定時間としていた。第４実施形態に係る放電制御部８５は、放電時間設定部８８によって放電時間を設定される。

【0065】

放電時間設定部８８は、放電時間を放電制御部８５に設定するものである。放電時間設定部８８は、目標電流設定部８２より入力される目標電流（インバータ回路２の出力電流の制御目標である電流実効値）に応じて、放電時間を設定する。放電時間設定部８８は、目標電流と放電時間との対応関係をテーブルとして記憶しており、当該テーブルに基づいて、入力された目標電流に対応する放電時間を設定する。放電時間設定部８８は、例えば、目標電流が２００Ａの場合には放電時間を３００ｍｓに設定し、目標電流が５０Ａの場合には放電時間を３５０ｍｓに設定する。なお、これらの値は一例であって、限定されるものではない。本実施形態では、目標電流が小さくなるほど、放電時間が長くなるように設定している。放電時間は、入力され得る目標電流毎に対応付けられていてもよいし、所定の範囲の目標電流毎に対応付けられていてもよい。また、本実施形態では、テーブルに記憶した対応関係に基づいて放電時間を設定しているが、これに限られない。例えば、演算式を設定しておいて、入力された目標電流から放電時間を演算して設定するようにしてもよい。

【0066】

第４実施形態に係る放電制御部８５は、スイッチング駆動信号が切り換わったときにオンに切り換わり、オンに切り換わった後、放電時間設定部８８によって設定された放電時間が経過したときにオフに切り換わるパルス信号を生成し、放電回路駆動信号として出力する。放電回路６４は、放電制御部８５より放電回路駆動信号を入力され、放電回路駆動信号がオンの間、放電を行う。したがって、放電回路６４は、設定された放電時間の間、放電を行う。つまり、出力電流が小さくなるほど、長い時間放電を行う。

【0067】

第４実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、第４実施形態においては、出力電流が小さくなるほど、長い時間、再点弧電圧を放電することができる。したがって、アーク切れの発生をさらに抑制することができる。なお、放電時間設定部８８が、出力電流の目標電流ではなく、出力電流に応じて放電時間を設定するようにしてもよい。すなわち、放電時間設定部８８が、電流センサ９１が検出した出力電流の瞬時値を入力されて、実効値を算出し、出力電流の実効値が小さくなるほど放電時間が長くなるように設定された対応関係のテーブルに基づいて、算出された実効値に対応する放電時間を設定するようにしてもよい。

【0068】

図８および図９は、第５実施形態に係る溶接電源装置Ａ５を説明するための図である。図８（ａ）は、溶接電源装置Ａ５の制御回路８を示すブロック図である。図８（ａ）において、第１実施形態に係る制御回路８（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。図８（ｂ）は、第５実施形態に係る充電制御部８６が行う、充電回路駆動信号の生成処理を示すフローチャートである。図９は、溶接電源装置Ａ５の各信号の波形を示すタイムチャートである。図８（ａ）に示すように、溶接電源装置Ａ５は、アーク切れ検出部８９を備えており、アーク切れを検出した場合に目標電圧を大きくする点で、第１実施形態に係る溶接電源装置Ａ１と異なる。第１実施形態に係る充電制御部８６は、目標電圧設定部８７によって目標電圧を設定されたが、第５実施形態に係る充電制御部８６は、最初の目標電圧として固定された初期値が設定されており、アーク切れ検出部８９がアーク切れを検出した場合に、目標電圧を増加させる。

【0069】

アーク切れ検出部８９は、アーク切れが発生したことを検出するものである。アーク切れ検出部８９は、電流センサ９１が検出した出力電流の瞬時値を入力される。アーク切れが発生した場合、出力電流は、「０」が継続する状態となる（図９（ｂ）の丸印部分参照）。アーク切れ検出部８９は、電流センサ９１が検出した出力電流の瞬時値が「０」が継続する状態となった場合に、アーク切れが発生したと判断して、検出信号を充電制御部８６に出力する。なお、アーク切れ検出部８９は、出力電流ではなく、出力電圧に基づいて、アーク切れが発生したことを検出するようにしてもよい。この場合、図示しない電圧センサによって、出力端子ａと出力端子ｂとの間の端子間電圧を検出する。アーク切れが発生した場合、出力電圧には再点弧電圧が印加される。したがって、アーク切れ検出部８９は、電圧センサが検出した端子間電圧が、負荷電圧と再点弧電圧とを識別するための閾値を超えた場合に、アーク切れが発生したと判断して、検出信号を充電制御部８６に出力する。なお、出力電流に基づくアーク切れ検出、および、出力電圧に基づくアーク切れ検出を行って、両者が検出した場合にアーク切れが発生したと判断するようにしてもよいし、いずれか一方が検出した場合にアーク切れが発生したと判断するようにしてもよい。

【0070】

第５実施形態に係る充電制御部８６は、放電制御部８５から入力される放電回路駆動信号と、電圧センサ９２から入力される再点弧コンデンサ６２の端子間電圧の瞬時値と、アーク切れ検出部８９から入力される検出信号とに基づいて、充電回路駆動信号を生成して、充電回路６３に出力する。目標電圧は、所定の初期値が予め設定されている。充電制御部８６は、アーク切れ検出部８９から検出信号を入力された場合、設定されている目標電圧の値を、所定値ΔＶだけ増加させる。所定値ΔＶは、目標電圧の初期値の例えば１０％の値を設定する。例えば、目標電圧の初期値が３００Ｖであった場合、充電制御部８６は、１回目の検出信号が入力されると、目標電圧を３３０Ｖに増加させ、２回目の検出信号が入力されると、目標電圧を３６０Ｖに増加させる。なお、所定値ΔＶは、最初の目標電圧に関係なく、固定値（例えば３０Ｖ）としてもよい。また、所定の割合（例えば１０％）ずつ増加させるようにしてもよい。本実施形態においては、充電制御部８６が本発明の「目標電圧変更部」に相当する。

【0071】

図８（ｂ）は、第５実施形態に係る充電制御部８６が行う、充電回路駆動信号の生成処理を示すフローチャートである。当該処理は、溶接のためにインバータ回路７が起動したときに開始され、インバータ回路７が停止したときに終了される。

【0072】

まず、充電回路駆動信号のオフ信号（ローレベル信号）が生成されて、充電回路６３に出力される（Ｓ１１）。そして、放電回路駆動信号の立下りが検出されたか否かが判別される（Ｓ１２）。具体的には、放電制御部８５より入力される放電回路駆動信号がオンからオフに切り換わったか否かが判別される。立下りが検出された場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１３に進む。検出されない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ステップＳ１１に戻る。つまり、立下りが検出されるまで、ステップＳ１１が行われて、オフ信号である充電回路駆動信号が生成されて出力される。

【0073】

次に、アーク切れが検出されたか否かが判別される（Ｓ１３）。具体的には、アーク切れ検出部８９から検出信号が入力されたか否かが判別される。アーク切れが検出された場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、目標電圧Ｖrefに所定値ΔＶが加算されて（Ｓ１４）、ステップＳ１５に進む。アーク切れが検出されなかった場合（Ｓ１３：ＮＯ）、そのままステップＳ１５に進む。

【0074】

次に、充電回路駆動信号のオン信号（ハイレベル信号）が生成されて、充電回路６３に出力される（Ｓ１５）。そして、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧Ｖｃが目標電圧Ｖrefより小さいか否かが判別される（Ｓ１６）。具体的には、電圧センサ９２より入力される端子間電圧Ｖｃと、目標電圧Ｖrefとを比較し、端子間電圧Ｖｃが目標電圧Ｖrefより小さいか否かが判別される。端子間電圧Ｖｃが目標電圧Ｖrefより小さい場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１５に戻る。つまり、端子間電圧Ｖｃが目標電圧Ｖrefに達するまで、ステップＳ１５が行われて、オン信号である充電回路駆動信号が生成されて出力される。端子間電圧Ｖｃが目標電圧Ｖref以上になった場合（Ｓ１６：ＮＯ）、ステップＳ１１に戻る。以上により、１周期分の充電回路駆動信号が生成される。

【0075】

なお、図８（ｂ）のフローチャートに示す充電回路駆動信号の生成処理は一例であって、上述したものに限定されない。

【0076】

図９は、溶接電源装置Ａ５の各信号の波形を示すタイムチャートである。図９（ａ）は、極性切換制御部８３が生成するスイッチング駆動信号を示しており、図３（ａ）に示すものと同じである。図９（ｂ）は、溶接電源装置Ａ１の出力電流を示しており、図３（ｂ）に示すものと同じである。図９（ｃ）は、放電制御部８５が生成する放電回路駆動信号を示している。図９（ｄ）は、充電制御部８６が生成する充電回路駆動信号を示している。図９（ｅ）は、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧を示している。

【0077】

図９に示すタイムチャートでは、出力電流の瞬時値が「０」が継続したことで、時刻ｔｘにおいて、アーク切れが検出されている（図９（ｂ）の丸印部分参照）。そして、目標電圧Ｖrefが所定値ΔＶだけ増加されている。したがって、これ以降は、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧が増加後の目標電圧Ｖrefになるまで充電が行われる。アーク切れ時には再点弧コンデンサ６２に充電された再点弧電圧が放電されないので、時刻ｔｘでの再点弧コンデンサ６２の端子間電圧は減少していない（図９（ｅ）参照）。したがって、次の充電は短い時間で完了している（図９（ｄ）参照）。目標電圧Ｖrefが増加された後は、極性が変わるときに重畳される再点弧電圧が大きくなるので、アーク切れが発生していない。

【0078】

第５実施形態においては、アーク切れ検出部８９がアーク切れを検出すると、再点弧コンデンサ６２の端子間電圧の目標電圧が増加される。したがって、極性が変わるときに重畳される再点弧電圧が大きくなるので、アーク切れが発生しにくくなる。第５実施形態においては、アーク切れが発生するたびに目標電圧を大きくすることで、使用環境や使用状態に応じた最適な目標電圧を設定し、アーク切れに対する耐性を自動的に向上させることができる。

【0079】

なお、目標電圧が大きくなりすぎることを抑制するために、目標電圧を増加させた後、所定の時間が経過するまでアーク切れが発生しなかった場合は、目標電圧を増加させる前の値に戻すようにしてもよい。また、元の値に戻すのではなく、増加分の半分だけ戻すようにしてもよい。また、本実施形態では、目標電圧の初期値を固定値としているが、これに限られない。第１実施形態に係る目標電圧設定部８７を備えるようにして、目標電圧設定部８７が目標電圧の初期値を設定するようにしてもよい。

【0080】

なお、上記第１ないし第５実施形態では、溶接電源装置Ａ１ないしＡ５をＴＩＧ溶接システムに用いた場合について説明したが、これに限られない。本発明に係る溶接電源装置は、その他の半自動溶接システムにも用いることができる。また、本発明に係る溶接電源装置は、ロボットによる全自動溶接システムにも用いることができるし、被覆アーク溶接システムにも用いることができる。

【0081】

本発明に係る溶接電源装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る溶接電源装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

【符号の説明】

【0082】

Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５：溶接電源装置
１ ：整流平滑回路
２ ：インバータ回路
３ ：トランス
４ ：整流回路
５ ：直流リアクトル
６ ：電圧重畳回路
６１ ：ダイオード
６２ ：再点弧コンデンサ
６３ ：充電回路
６３ａ ：駆動回路
６３ｂ ：スイッチング素子
６４ ：放電回路
６４ａ ：スイッチング素子
６４ｂ ：限流抵抗
７ ：インバータ回路
８ ：制御回路
８１ ：電流制御部
８２ ：目標電流設定部
８３ ：極性切換制御部
８４ ：波形目標設定部
８５ ：放電制御部
８６ ：充電制御部
８７ ：目標電圧設定部
８８ ：放電時間設定部
８９ ：アーク切れ検出部
９１ ：電流センサ
９２ ：電圧センサ
ａ，ｂ ：出力端子
Ｂ ：溶接トーチ
Ｄ ：商用電源
Ｗ ：被加工物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】